JP2012225266A - Control device of internal combustion engine - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a control device of an internal combustion engine which is applied to an internal combustion engine having a catalyst to perform air-fuel ratio control and exhaust gas temperature control.SOLUTION: This control device includes: an air-fuel ratio control means for changing the quantity of fuel to be supplied to the engine according to a first change quantity determined so that the air-fuel ratio of an air-fuel mixture coincides with the target air-fuel ratio; and an exhaust gas temperature control means for changing the quantity of fuel to be supplied to the internal combustion engine according to a second change quantity determined so as to lower the temperature of exhaust gas. The control device determines the first change quantity and a second change quantity in a fourth point of time so that the sum of the first change quantity and the second change quantity in the fourth point of point of time in a catalyst temperature control period is equal to or larger than the first change quantity in a first point of time, when the air-fuel ratio is controlled in the first point of time and at least the exhaust gas temperature control out of the air-fuel ratio control and the exhaust gas temperature control is performed in the catalyst temperature control period which is a period up to a third point of time after a second point of time, from the first point of time or the second point of time after the first point of time.

Description

本発明は、触媒を備えた内燃機関に適用される制御装置に関する。   The present invention relates to a control device applied to an internal combustion engine equipped with a catalyst.

内燃機関の燃焼室から排出されるガス(排ガス)は、種々の物質を含んでいる。そこで、従来から、それら物質を排ガスから除去することによって排ガスを浄化する触媒を備えた内燃機関が、提案されている。このような触媒として、例えば、いわゆる三元触媒およびNOx吸蔵還元触媒などが挙げられる。これら触媒は、周知のように、触媒の温度が特定の活性温度以上であり、かつ、排ガスの酸素濃度が特定の酸素濃度(空気と燃料とが理論空燃比にて混合されて得られる混合気が燃焼したときに生じる排ガスの酸素濃度。以下、便宜上、「基準酸素濃度」とも称呼される。)の近傍の酸素濃度である場合、排ガスを高い浄化率にて浄化することができる。以下、便宜上、三元触媒およびNOx吸蔵還元触媒などは、単に「触媒」と総称される。   Gas (exhaust gas) discharged from the combustion chamber of the internal combustion engine contains various substances. Therefore, conventionally, an internal combustion engine provided with a catalyst for purifying exhaust gas by removing these substances from the exhaust gas has been proposed. Examples of such a catalyst include a so-called three-way catalyst and a NOx storage reduction catalyst. As is well known, these catalysts have a catalyst temperature equal to or higher than a specific activation temperature, and the exhaust gas has an oxygen concentration (a mixture obtained by mixing air and fuel at a stoichiometric air-fuel ratio). When the oxygen concentration is in the vicinity of the oxygen concentration of the exhaust gas generated when the gas is burned (hereinafter also referred to as “reference oxygen concentration” for convenience), the exhaust gas can be purified at a high purification rate. Hereinafter, for convenience, the three-way catalyst, the NOx storage reduction catalyst, and the like are simply referred to as “catalyst”.

上述したように、排ガスが高い浄化率にて浄化されるためには、触媒の温度が活性温度以上であることが必要である。触媒の温度は、例えば、同触媒が排ガスに加熱されることによって高くなる。ところが、触媒の温度が過度に高くなると、触媒を構成する物質(例えば、貴金属、酸素吸蔵物質、および、担体など)が熱変性することなどに起因し、触媒の排ガス浄化性能が劣化する場合がある。そこで、従来の内燃機関の制御装置の一つ(以下、「従来装置」とも称呼される。)は、触媒の温度と排ガスの温度との間の相関関係に着目するとともに、混合気に含まれる燃料の量(別の言い方をすると、内燃機関に供給される燃料の量)を調整することによって触媒の温度を制御するように構成されている。   As described above, in order for the exhaust gas to be purified at a high purification rate, the temperature of the catalyst needs to be equal to or higher than the activation temperature. The temperature of the catalyst increases, for example, when the catalyst is heated to the exhaust gas. However, if the temperature of the catalyst becomes excessively high, the exhaust gas purification performance of the catalyst may deteriorate due to thermal denaturation of the substances constituting the catalyst (for example, noble metals, oxygen storage substances, and carriers). is there. Thus, one of the conventional control devices for internal combustion engines (hereinafter also referred to as “conventional device”) pays attention to the correlation between the temperature of the catalyst and the temperature of the exhaust gas, and is included in the air-fuel mixture. The temperature of the catalyst is controlled by adjusting the amount of fuel (in other words, the amount of fuel supplied to the internal combustion engine).

具体的に述べると、従来装置は、内燃機関の運転状態に基づいて触媒の温度を推定する。そして、従来装置は、推定された触媒の温度が所定の上限温度以上である場合、内燃機関に供給される燃料の量を、触媒の温度が上限温度以上でない場合における同燃料の量に比べて増大させる。これにより、燃料が気化するときに消費されるエネルギの量が増大されるので、排ガス中に排出されるエネルギの量が減少される。その結果、排ガスの温度が燃料の量が増大されない場合における同温度よりも低下されるので、触媒の温度が過度に高くなることが防がれ得る(例えば、特許文献1を参照。)。以下、燃料の量が増大されることによって排ガスの温度が低下されることは、「燃料冷却効果」とも称呼される。   More specifically, the conventional device estimates the temperature of the catalyst based on the operating state of the internal combustion engine. In the conventional apparatus, when the estimated temperature of the catalyst is equal to or higher than a predetermined upper limit temperature, the amount of fuel supplied to the internal combustion engine is compared with the amount of the fuel when the temperature of the catalyst is not higher than the upper limit temperature. Increase. This increases the amount of energy consumed when the fuel is vaporized, thus reducing the amount of energy discharged into the exhaust gas. As a result, the temperature of the exhaust gas is lowered from the same temperature when the amount of fuel is not increased, so that the temperature of the catalyst can be prevented from becoming excessively high (see, for example, Patent Document 1). Hereinafter, the fact that the temperature of exhaust gas is lowered by increasing the amount of fuel is also referred to as “fuel cooling effect”.

特開2006−37921号公報JP 2006-37921 A

上述したように、触媒を備えた内燃機関においては、同機関に供給される燃料の量が増大されることにより、排ガスの温度が低下される。そして、排ガスの温度が低下されることにより、触媒の温度が過度に高くなることが防がれ得る。以下、便宜上、燃料の量を調整することによって排ガスの温度を低下させる制御は「排ガス温度制御」とも称呼される。   As described above, in an internal combustion engine equipped with a catalyst, the temperature of exhaust gas is lowered by increasing the amount of fuel supplied to the engine. And it can prevent that the temperature of a catalyst becomes high too much by reducing the temperature of waste gas. Hereinafter, for convenience, control for reducing the temperature of exhaust gas by adjusting the amount of fuel is also referred to as “exhaust gas temperature control”.

ところで、上述したように、排ガスが高い浄化率にて浄化されるためには、排ガスの酸素濃度が特定の酸素濃度(基準酸素濃度の近傍の酸素濃度)であることが求められる。排ガスの酸素濃度は、例えば、混合気の空燃比に関連して変化する。そこで、触媒を備えた内燃機関においては、例えば、排ガスの酸素濃度が基準酸素濃度の近傍の酸素濃度に一致するように、混合気に含まれる燃料の量が調整される。そして、排ガスの酸素濃度が制御されることにより、排ガスが高い浄化率にて浄化される状態が維持され得る。以下、便宜上、燃料の量を調整することによって混合気の空燃比を制御することは「空燃比制御」とも称呼される。   Incidentally, as described above, in order to purify the exhaust gas at a high purification rate, it is required that the oxygen concentration of the exhaust gas is a specific oxygen concentration (oxygen concentration in the vicinity of the reference oxygen concentration). The oxygen concentration of the exhaust gas changes in relation to the air-fuel ratio of the air-fuel mixture, for example. Therefore, in an internal combustion engine equipped with a catalyst, for example, the amount of fuel contained in the air-fuel mixture is adjusted so that the oxygen concentration of the exhaust gas matches the oxygen concentration in the vicinity of the reference oxygen concentration. And the state by which exhaust gas is purified with a high purification rate can be maintained by controlling the oxygen concentration of exhaust gas. Hereinafter, for convenience, controlling the air-fuel ratio of the air-fuel mixture by adjusting the amount of fuel is also referred to as “air-fuel ratio control”.

このように、触媒を備えた内燃機関においては、排ガス温度制御と、空燃比制御と、の双方によって燃料の量が変更され得る。逆に言うと、燃料の量は、排ガス温度制御および空燃比制御の双方に影響を与え得る。そのため、排ガス温度制御と空燃比制御との相関関係が十分に考慮されることなくこれら制御のそれぞれが独立して行われると、これら制御の一方または双方の目的が十分に達成されない可能性があると考えられる。   Thus, in an internal combustion engine equipped with a catalyst, the amount of fuel can be changed by both exhaust gas temperature control and air-fuel ratio control. Conversely, the amount of fuel can affect both exhaust gas temperature control and air-fuel ratio control. Therefore, if the correlation between the exhaust gas temperature control and the air-fuel ratio control is not sufficiently considered and each of these controls is performed independently, the purpose of one or both of these controls may not be sufficiently achieved. it is conceivable that.

本発明の目的は、上記課題に鑑み、排ガス温度制御および空燃比制御の目的を出来る限り適切に達成することができる内燃機関の制御装置を提供することにある。   In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a control device for an internal combustion engine that can achieve the purposes of exhaust gas temperature control and air-fuel ratio control as appropriately as possible.

上記課題を解決するための本発明による制御装置は、内燃機関の燃焼室から排出されるガス(排ガス)を浄化する触媒を備えた内燃機関に適用される。   A control device according to the present invention for solving the above problems is applied to an internal combustion engine including a catalyst for purifying gas (exhaust gas) discharged from a combustion chamber of the internal combustion engine.

上記触媒は、排ガスを浄化することができる触媒であればよく、特に制限されない。上記触媒として、例えば、触媒成分としての貴金属と、酸素吸蔵物質を含む担体と、を有する公知の三元触媒が採用され得る。さらに、上記触媒として、例えば、触媒成分としての貴金属と、酸素吸蔵物質およびNOx吸蔵物質を含む担体と、を有する公知のNOx吸蔵還元触媒が採用され得る。   The catalyst is not particularly limited as long as it can purify exhaust gas. As the catalyst, for example, a known three-way catalyst having a noble metal as a catalyst component and a carrier containing an oxygen storage material can be employed. Furthermore, as the catalyst, for example, a known NOx storage reduction catalyst having a noble metal as a catalyst component and a carrier containing an oxygen storage material and a NOx storage material can be employed.

なお、上記「排ガスを浄化する」とは、排ガスに含まれる窒素酸化物および未燃物などの浄化対象物質の少なくとも一部をその排ガスから除去することを意味し、必ずしも浄化対象物質の全てをその排ガスから除去することを意味しない。   The above-mentioned “purifying exhaust gas” means removing at least a part of the purification target substances such as nitrogen oxides and unburned substances contained in the exhaust gas from the exhaust gas, and not all of the purification target substances are required. It does not mean to be removed from the exhaust gas.

上記触媒を備えた内燃機関に適用される本発明の制御装置は、空燃比制御手段と、排ガス温度制御手段と、を備える。   A control device of the present invention applied to an internal combustion engine provided with the catalyst includes air-fuel ratio control means and exhaust gas temperature control means.

空燃比制御手段は、前記内燃機関に供給される混合気の空燃比の制御を行う手段である。この空燃比制御手段は、「前記空燃比を目標空燃比に一致させるように定められる第1変更量」に従い、前記内燃機関に供給される燃料の量を変更する。   The air-fuel ratio control means is means for controlling the air-fuel ratio of the air-fuel mixture supplied to the internal combustion engine. The air-fuel ratio control means changes the amount of fuel supplied to the internal combustion engine in accordance with “a first change amount determined so that the air-fuel ratio matches the target air-fuel ratio”.

上記混合気は、周知のように、空気と燃料とを含むガスである。上記空燃比は、周知のように、混合気に含まれる燃料の量(F)に対する混合気に含まれる空気の量(A)の割合(A/F)である。よって、空気の量が一定(固定値)であれば、燃料の量が増大すると空燃比が減少し、燃料の量が減少すると空燃比が増大する。   As is well known, the air-fuel mixture is a gas containing air and fuel. As is well known, the air-fuel ratio is a ratio (A / F) of the amount (A) of air contained in the mixture to the amount (F) of fuel contained in the mixture. Therefore, if the amount of air is constant (fixed value), the air-fuel ratio decreases when the amount of fuel increases, and the air-fuel ratio increases when the amount of fuel decreases.

上記目標空燃比は、触媒による排ガスの浄化率などを考慮した適値に設定されればよく、特に制限されない。例えば、目標空燃比として、理論空燃比、または、理論空燃比よりもわずかに小さい値など、が採用され得る。なお、理論空燃比とは、周知のように、混合気が燃焼するときに空気と燃料とが過不足なく反応する空燃比(質量比において、約14.7)を表す。   The target air-fuel ratio is not particularly limited as long as it is set to an appropriate value in consideration of the exhaust gas purification rate by the catalyst. For example, as the target air-fuel ratio, a stoichiometric air-fuel ratio or a value slightly smaller than the stoichiometric air-fuel ratio can be adopted. As is well known, the stoichiometric air-fuel ratio represents an air-fuel ratio (in terms of mass ratio, about 14.7) at which air and fuel react without excess or deficiency when the air-fuel mixture burns.

以下、理論空燃比よりも小さい空燃比は「リッチ側の空燃比」とも称呼され、理論空燃比よりも大きい空燃比は「リーン側の空燃比」とも称呼される。すなわち、「リッチ側の空燃比」である混合気の単位量に含まれる燃料の量は、理論空燃比である混合気の単位量に含まれる燃料の量よりも、多い。逆に、「リーン側の空燃比」である混合気の単位量に含まれる燃料の量は、理論空燃比である混合気の単位量に含まれる燃料の量よりも、少ない。   Hereinafter, an air-fuel ratio smaller than the stoichiometric air-fuel ratio is also referred to as “rich air-fuel ratio”, and an air-fuel ratio greater than the stoichiometric air-fuel ratio is also referred to as “lean-side air-fuel ratio”. That is, the amount of fuel included in the unit amount of the air-fuel mixture that is the “rich air-fuel ratio” is larger than the amount of fuel included in the unit amount of the air-fuel mixture that is the stoichiometric air-fuel ratio. Conversely, the amount of fuel contained in the unit amount of the air-fuel mixture that is the “lean air-fuel ratio” is smaller than the amount of fuel contained in the unit amount of the air-fuel mixture that is the stoichiometric air-fuel ratio.

上記第1変更量は、空燃比を目標空燃比に一致させるように定められる「燃料の量の変更量」であればよく、特に制限されない。第1変更量として、正の値、負の値、または、ゼロのいずれかが採用される。例えば、フィードバック制御の考え方に従って第1変更量が定められる場合、第1変更量として、排ガスの実際の酸素濃度と基準酸素濃度との差に基づいて定められるフィードバック量が採用され得る。   The first change amount is not particularly limited as long as it is a “fuel amount change amount” determined so that the air-fuel ratio matches the target air-fuel ratio. A positive value, a negative value, or zero is adopted as the first change amount. For example, when the first change amount is determined according to the concept of feedback control, a feedback amount determined based on the difference between the actual oxygen concentration of the exhaust gas and the reference oxygen concentration can be adopted as the first change amount.

排ガス温度制御手段は、前記排ガスの温度の制御を行う手段である。この排ガス温度制御手段は、「前記排ガスの温度を低下させるように定められる第2変更量」に従い、前記内燃機関に供給される燃料の量を変更する。   The exhaust gas temperature control means is means for controlling the temperature of the exhaust gas. The exhaust gas temperature control means changes the amount of fuel supplied to the internal combustion engine in accordance with “a second change amount determined so as to lower the temperature of the exhaust gas”.

上記第2変更量は、排ガスの温度を低下させるように定められる「燃料の量の変更量」であればよく、特に制限されない。上述したように、燃料の量が増大されると、燃料冷却効果によって排ガスの温度が低下され得る。よって、第2変更量として、正の値、または、ゼロのいずれかが採用される。例えば、第2変更量として、触媒の温度が過度に高くなる可能性がある場合などに内燃機関の運転状態に基づいて定められる変更量が採用され得る。   The second change amount is not particularly limited as long as it is a “change amount of the fuel amount” determined so as to lower the temperature of the exhaust gas. As described above, when the amount of fuel is increased, the temperature of the exhaust gas can be lowered due to the fuel cooling effect. Therefore, either a positive value or zero is adopted as the second change amount. For example, as the second change amount, a change amount determined based on the operating state of the internal combustion engine when the temperature of the catalyst may become excessively high may be employed.

以上にて述べたように、本発明の制御装置においては、空燃比制御手段および排ガス温度制御手段の「双方」が内燃機関に供給される燃料の量を変更する。そのため、これら制御手段の相関関係を考慮することなく第1変更量および第2変更量が定められると、混合気の空燃比の制御および排ガスの温度の制御の一方または双方が適切に行われない可能性があると考えられる。   As described above, in the control device of the present invention, “both” of the air-fuel ratio control means and the exhaust gas temperature control means change the amount of fuel supplied to the internal combustion engine. For this reason, when the first change amount and the second change amount are determined without considering the correlation between these control means, either or both of the control of the air-fuel ratio of the air-fuel mixture and the control of the temperature of the exhaust gas are not appropriately performed. There seems to be a possibility.

そこで、本発明の制御装置においては、空燃比制御手段と排ガス温度制御手段との相関関係を考慮しながら、第1変更量および第2変更量が定められる。   Therefore, in the control device of the present invention, the first change amount and the second change amount are determined in consideration of the correlation between the air-fuel ratio control means and the exhaust gas temperature control means.

具体的に述べると、
(A−1)「第1時点」にて前記空燃比の制御が行われており、かつ、
(A−2)「該第1時点または該第1時点よりも後の第2時点から、該第2時点よりも後の第3時点まで、の期間である触媒温度制御期間」中に前記空燃比の制御および前記排ガスの温度の制御のうちの少なくとも前記排ガスの温度の制御が行われる場合、
(B)「前記触媒温度制御期間中の第4時点」における前記第1変更量と前記第2変更量との合計が「前記第1時点」における前記第1変更量以上であるように、「前記第4時点」における第1変更量および第2変更量が定められる。
Specifically,
(A-1) The air-fuel ratio is controlled at the “first time point”, and
(A-2) The empty period during the “catalyst temperature control period, which is a period from the first time point or the second time point after the first time point to the third time point after the second time point”. When at least the control of the temperature of the exhaust gas among the control of the fuel ratio and the control of the temperature of the exhaust gas is performed,
(B) “A total of the first change amount and the second change amount at the“ fourth time point during the catalyst temperature control period ”is equal to or greater than the first change amount at the“ first time point ”. The first change amount and the second change amount at the “fourth time point” are determined.

以下、本発明の制御装置において上述したように第1変更量および第2変更量が定められる理由が説明される。なお、上記(A−1)、(A−2)および(B)から理解されるように、上記第1時点〜第4時点は、時系列において、第1時点、第2時点、第4時点、および、第3時点の順に並べられる。   Hereinafter, the reason why the first change amount and the second change amount are determined as described above in the control device of the present invention will be described. As can be understood from the above (A-1), (A-2), and (B), the first time point to the fourth time point are the first time point, the second time point, and the fourth time point in time series. And in the order of the third time point.

まず、空燃比の制御が行われているとき(上記(A−1))、混合気の空燃比が目標空燃比に一致するように(すなわち、第1変更量に従って)燃料の量が調整される。次いで、ある時点(第1時点または第2時点)にて排ガスの温度の制御が開始されると(上記(A−2))、排ガスの温度を低下させるように(すなわち、第2変更量に従って)燃料の量が調整され始める。排ガスの温度の制御が行われる期間中、空燃比の制御は「中止」されても「継続」されてもよい。なお、空燃比の制御および排ガスの温度の制御のうちの「少なくとも排ガスの温度の制御」が行われる期間は、触媒温度制御期間とも称呼される(上記(A−2))。   First, when the air-fuel ratio is being controlled ((A-1) above), the amount of fuel is adjusted so that the air-fuel ratio of the air-fuel mixture matches the target air-fuel ratio (that is, according to the first change amount). The Next, when control of the temperature of the exhaust gas is started at a certain time point (first time point or second time point) (above (A-2)), the temperature of the exhaust gas is decreased (that is, according to the second change amount). ) The amount of fuel begins to be adjusted. During the period in which the exhaust gas temperature is controlled, the air-fuel ratio control may be “stopped” or “continued”. The period during which “at least the exhaust gas temperature control” of the air-fuel ratio control and exhaust gas temperature control is performed is also referred to as a catalyst temperature control period (above (A-2)).

例えば、排ガスの温度の制御が行われる期間(触媒温度制御期間)において空燃比の制御が「中止」されると、その期間中のある時点(第4時点)における「第1変更量」は「ゼロ」である。ここで、その時点(第4時点)における「第2変更量」が排ガスの温度の制御が開始される時点よりも前の時点または同制御が開始される時点(すなわち、同制御が開始される以前の時点。換言すると、第1時点)における燃料の量の変更量(空燃比の制御による第1変更量)よりも「小さい」場合、排ガスの温度の制御が開始される以前の燃料の量よりも、同制御が開始された後の燃料の量が「少ない」ことになる。換言すると、この場合、排ガスの温度の制御が開始されると、燃料の量が「減少する」ことになる。その結果、この場合、燃料冷却効果が適切に得られず、排ガスの温度が適切に低下されない可能性がある。   For example, when the control of the air-fuel ratio is “stopped” in the period during which the exhaust gas temperature is controlled (catalyst temperature control period), the “first change amount” at a certain point in time (fourth point) is “ Zero. Here, the “second change amount” at that time point (fourth time point) is the time point before the time point when the control of the exhaust gas temperature is started or the time point when the same control is started (that is, the same control is started). Previous time point, in other words, the amount of fuel before the start of exhaust gas temperature control when it is “smaller” than the fuel amount change amount (first change amount by air-fuel ratio control) at the first time point) Rather, the amount of fuel after the control is started is “small”. In other words, in this case, when control of the temperature of the exhaust gas is started, the amount of fuel is “decreased”. As a result, in this case, the fuel cooling effect cannot be obtained properly, and the temperature of the exhaust gas may not be lowered appropriately.

一方、例えば、触媒温度制御期間において空燃比の制御が「継続」されると、第4時点における「第1変更量」は「正の値、負の値またはゼロ」である。ここで、第4時点における「第1変更量と第2変更量との合計」が第1時点における第1変更量よりも「小さい」場合、上記同様、排ガスの温度の制御が開始される以前の燃料の量よりも、同制御が開始された後の燃料の量が「少ない」ことになる。その結果、この場合においても、排ガスの温度が適切に低下されない可能性がある。   On the other hand, for example, when the control of the air-fuel ratio is “continued” in the catalyst temperature control period, the “first change amount” at the fourth time point is “positive value, negative value or zero”. Here, when the “total of the first change amount and the second change amount” at the fourth time point is “smaller” than the first change amount at the first time point, as before, before the control of the exhaust gas temperature is started. Therefore, the amount of fuel after the start of the control is “smaller” than the amount of fuel. As a result, even in this case, the temperature of the exhaust gas may not be appropriately reduced.

このように、触媒温度制御期間において空燃比の制御が中止される場合においても継続される場合においても、排ガスの温度の制御が適切に行われない可能性がある。そこで、本発明の制御装置においては、「触媒温度制御期間中の第4時点における第1変更量と第2変更量との合計が、第1時点における第1変更量以上である」ように、第4時点における第1変更量および第2変更量が定められる。   As described above, there is a possibility that the temperature control of the exhaust gas is not appropriately performed even when the control of the air-fuel ratio is stopped or continued during the catalyst temperature control period. Therefore, in the control device of the present invention, "the sum of the first change amount and the second change amount at the fourth time point during the catalyst temperature control period is equal to or greater than the first change amount at the first time point" A first change amount and a second change amount at the fourth time point are determined.

これにより、触媒温度制御期間中の任意の時点(第4時点)における第1変更量と第2変更量との合計は、かならず触媒温度制御期間の以前(第1時点)における第1変更量「以上」であることになる。換言すると、触媒温度制御期間中の燃料の量は、かならず触媒温度制御期間の以前の燃料の量よりも「多い」ことになる。よって、触媒温度制御期間において燃料冷却効果が適切に得られるので、同期間において排ガスの温度が適切に低下される。したがって、触媒の温度が過度に高くなることが防がれる。これらの結果、本発明の制御装置は、本発明の制御装置による制御が行われない場合に比べ、排ガスの温度の制御および空燃比の制御の目的(なかでも、排ガスの温度の制御の目的)を適切に達成することができる。   Accordingly, the sum of the first change amount and the second change amount at an arbitrary time point (fourth time point) in the catalyst temperature control period is always the first change amount “before the catalyst temperature control period (first time point)”. That's it. In other words, the amount of fuel during the catalyst temperature control period is always “larger” than the amount of fuel before the catalyst temperature control period. Therefore, since the fuel cooling effect is appropriately obtained in the catalyst temperature control period, the temperature of the exhaust gas is appropriately reduced during the same period. Therefore, the temperature of the catalyst is prevented from becoming excessively high. As a result, the control device of the present invention has a purpose of controlling the temperature of the exhaust gas and the control of the air-fuel ratio compared to the case where the control by the control device of the present invention is not performed (in particular, the purpose of controlling the temperature of the exhaust gas). Can be achieved appropriately.

以下、本発明の制御装置のいくつかの態様が説明される。   Hereinafter, some aspects of the control device of the present invention will be described.

本発明の制御装置の一の態様において、
前記触媒温度制御期間として、「現在の時点における前記触媒の温度である触媒の現在温度」および「将来の時点において前記触媒の温度が到達すると推定される温度である触媒の収束温度」のうちの少なくとも一つが閾値温度以上であると該触媒温度制御期間中において判定される期間、が採用され得る。
In one aspect of the control device of the present invention,
As the catalyst temperature control period, one of “the current temperature of the catalyst that is the temperature of the catalyst at the current time point” and “the convergence temperature of the catalyst that is the temperature that the temperature of the catalyst is estimated to reach at a future time point” A period in which at least one is determined to be equal to or higher than the threshold temperature during the catalyst temperature control period may be employed.

上記触媒の現在温度は、現在の時点における実際の温度であってもよく、現在の時点における推定される温度であってもよい。例えば、触媒の実際の温度として、温度センサなどによって取得される温度などが採用され得る。一方、例えば、触媒の推定される温度として、内燃機関の運転状態に基づいて推定される温度、排ガスの温度に基づいて推定される温度、および、触媒の収束温度に基づいて推定される温度、などが採用され得る。   The current temperature of the catalyst may be an actual temperature at the current time point or an estimated temperature at the current time point. For example, the temperature acquired by a temperature sensor etc. may be adopted as the actual temperature of the catalyst. On the other hand, for example, as the estimated temperature of the catalyst, the temperature estimated based on the operating state of the internal combustion engine, the temperature estimated based on the exhaust gas temperature, and the temperature estimated based on the convergence temperature of the catalyst, Etc. may be employed.

上記触媒の収束温度は、触媒の現在温度よりも高い温度であってもよく、低い温度であってもよい。なお、当然に、収束温度と現在温度とが一致する可能性もある。触媒の収束温度として、例えば、内燃機関の運転状態に基づいて推定される温度、および、排ガスの温度に基づいて推定される温度、などが採用され得る。   The convergence temperature of the catalyst may be higher or lower than the current temperature of the catalyst. Of course, the convergence temperature may coincide with the current temperature. As the convergence temperature of the catalyst, for example, a temperature estimated based on the operating state of the internal combustion engine, a temperature estimated based on the temperature of the exhaust gas, and the like can be employed.

上記閾値温度は、触媒の耐熱性などを考慮して定められる適値であればよく、特に制限されない。例えば、閾値温度として、触媒の現在温度および触媒の収束温度のうちの少なくとも一つが同閾値温度以上である場合に触媒の排ガス浄化性能が劣化する可能性があると判断され得る温度など、が採用され得る。   The threshold temperature is not particularly limited as long as it is an appropriate value determined in consideration of the heat resistance of the catalyst. For example, as the threshold temperature, a temperature at which at least one of the current temperature of the catalyst and the convergence temperature of the catalyst is equal to or higher than the threshold temperature, a temperature at which the exhaust gas purification performance of the catalyst may be determined to deteriorate may be adopted. Can be done.

上述したように、触媒温度制御期間において、排ガスの温度の制御が行われる。この排ガスの温度の制御は、触媒の温度が過度に高くなる可能性があると判定されるときに行われることが望ましい。そこで、本態様においては、触媒温度制御期間として、「触媒の現在温度、および、触媒の収束温度、のうちの少なくとも一つ」が所定の閾値温度以上であると同期間中において判定される期間が採用される。これにより、本発明の制御装置は、触媒の温度が過度に高くなることをより確実に防ぎ得る。   As described above, the exhaust gas temperature is controlled in the catalyst temperature control period. The control of the temperature of the exhaust gas is desirably performed when it is determined that the temperature of the catalyst may become excessively high. Therefore, in this embodiment, as the catalyst temperature control period, a period in which “at least one of the current catalyst temperature and the convergence temperature of the catalyst” is determined during the same period as being equal to or higher than a predetermined threshold temperature. Is adopted. Thereby, the control apparatus of this invention can prevent more reliably that the temperature of a catalyst becomes high too much.

さらに、本発明の制御装置の他の態様において、
前記第1変更量として、前記目標空燃比に基づいて定められる燃料の量である「基本量」を基準にした変化量が採用され得る。また、前記第2変更量として、該基本量を基準にした変化量が採用され得る。
Furthermore, in another aspect of the control device of the present invention,
As the first change amount, a change amount based on a “basic amount” that is an amount of fuel determined based on the target air-fuel ratio may be employed. Further, as the second change amount, a change amount based on the basic amount can be adopted.

上記基本量として、例えば、内燃機関の運転状態などに基づいて定められ得る内燃機関に導入される空気の量と、目標空燃比と、に基づいて算出される燃料の量、などが採用され得る。   As the basic amount, for example, the amount of air introduced into the internal combustion engine that can be determined based on the operating state of the internal combustion engine, the amount of fuel calculated based on the target air-fuel ratio, and the like can be adopted. .

ところで、本発明の制御装置においては、「触媒温度制御期間中の任意の時点(第4時点)における第1変更量と第2変更量との合計が、かならず触媒温度制御期間の以前(第1時点)における第1変更量以上である」ように、第1変更量および第2変更量が定められる。以下、本発明の制御装置の態様についての説明が続られる前に、第1変更量および第2変更量を定める方法のいくつかの例が説明される。   By the way, in the control device of the present invention, “the sum of the first change amount and the second change amount at an arbitrary time point (fourth time point) during the catalyst temperature control period is always before the catalyst temperature control period (first time). The first change amount and the second change amount are determined so as to be equal to or greater than the first change amount at the time). Hereinafter, some examples of a method for determining the first change amount and the second change amount will be described before the description of the aspect of the control device of the present invention is continued.

まず、第1の例として、
前記第4時点において定められる前記第2変更量が前記第1時点における前記第1変更量よりも「小さい」場合、前記第4時点にて前記空燃比の制御および前記排ガスの温度の制御の「双方」が行われ得る。
First, as a first example,
When the second change amount determined at the fourth time point is “smaller” than the first change amount at the first time point, the control of the air-fuel ratio and the exhaust gas temperature control at the fourth time point “ Both "can be done.

本例においては、上記の場合、第4時点(触媒温度制御期間中の任意の時点)において、空燃比の制御および排ガスの温度の制御の「双方」が行われる。換言すると、触媒温度制御期間において空燃比の制御が「継続」される。その結果、第4時点における変更量は、空燃比の制御についての変更量(第1変更量)と排ガスの温度の制御についての変更量(第2変更量)とが合計された量となる。ここで、第4時点における第1変更量は、上記基本量が変動しない限り、第1時点における第1変更量と実質的に同一であると考え得る。よって、少なくとも上記基本量が変動しない時点において、第1変更量と第2変更量との合計が第1時点における第1変更量以上とされる。これにより、触媒の温度が過度に高くなることが適切に防がれ得る。   In this example, in the above case, “both” of the control of the air-fuel ratio and the temperature of the exhaust gas are performed at the fourth time point (any time point during the catalyst temperature control period). In other words, the control of the air-fuel ratio is “continued” during the catalyst temperature control period. As a result, the change amount at the fourth time point is the sum of the change amount (first change amount) for the control of the air-fuel ratio and the change amount (second change amount) for the control of the exhaust gas temperature. Here, it can be considered that the first change amount at the fourth time point is substantially the same as the first change amount at the first time point unless the basic amount fluctuates. Therefore, at least when the basic amount does not change, the sum of the first change amount and the second change amount is equal to or greater than the first change amount at the first time point. Thereby, it can prevent appropriately that the temperature of a catalyst becomes high too much.

ところで、上述した第1の例において、
前記第4時点における前記目標空燃比として、「前記第1時点における前記目標空燃比よりも小さい空燃比」が採用され得る。
By the way, in the first example described above,
As the target air-fuel ratio at the fourth time point, “an air-fuel ratio smaller than the target air-fuel ratio at the first time point” may be employed.

排ガスの温度の制御によって(燃料冷却効果を得るべく)燃料の量が「増大」されると、混合気の空燃比は、目標空燃比からリッチ側の空燃比に向かって離れるように(換言すると、空燃比が小さくなるように)変化する。一方、上述したように、空燃比制御手段は、混合気の空燃比を目標空燃比に一致させるように燃料の量を変更する。そのため、燃料の量が上述したように「増大」されたとき、空燃比の制御が行われると、混合気の空燃比が目標空燃比に近づくように燃料の量が「減少」される場合があると考えられる。別の言い方をすると、排ガスの温度の制御に起因する変更量(増大分)が、空燃比の制御に起因する変更量(減少分)によって削り取られる(以下、「侵食される」とも称呼される。)。その結果、排ガスの温度が適切に低下される程度に燃料の量が増大されない可能性があると考えられる。   When the amount of fuel is “increased” by controlling the temperature of the exhaust gas (in order to obtain a fuel cooling effect), the air-fuel ratio of the air-fuel mixture moves away from the target air-fuel ratio toward the rich air-fuel ratio (in other words, , So that the air-fuel ratio decreases). On the other hand, as described above, the air-fuel ratio control means changes the amount of fuel so that the air-fuel ratio of the air-fuel mixture matches the target air-fuel ratio. Therefore, when the amount of fuel is “increased” as described above, if the air-fuel ratio is controlled, the amount of fuel may be “decreased” so that the air-fuel ratio of the mixture approaches the target air-fuel ratio. It is believed that there is. In other words, the amount of change (increase) resulting from the control of the exhaust gas temperature is scraped by the amount of change (decrease) resulting from the control of the air-fuel ratio (hereinafter also referred to as “eroded”). .) As a result, it is considered that the amount of fuel may not be increased to the extent that the temperature of the exhaust gas is appropriately reduced.

そこで、上記第1の例において、第4時点における目標空燃比として「排ガスの温度の制御が開始される以前(第1時点)における目標空燃比よりも小さい値」が採用され得る。これにより、第4時点における目標空燃比が第1時点における目標空燃比と同一である場合に比べ、より適切に排ガスの温度が低下され得る。   Therefore, in the first example, “a value smaller than the target air-fuel ratio before the start of control of exhaust gas temperature (first time)” can be adopted as the target air-fuel ratio at the fourth time point. As a result, the temperature of the exhaust gas can be more appropriately lowered than when the target air-fuel ratio at the fourth time point is the same as the target air-fuel ratio at the first time point.

さらに、上述した第1の例において、
前記第4時点における前記目標空燃比として、「前記第4時点における前記第2変更量と前記基本量との和が前記基本量によって除算されて得られる値(C)により、前記第1時点における前記目標空燃比(AF)が除算されて得られる空燃比(AF/C)」、が採用され得る。
Furthermore, in the first example described above,
As the target air-fuel ratio at the fourth time point, “the value (C) obtained by dividing the sum of the second change amount and the basic amount at the fourth time point by the basic amount, The air / fuel ratio (AF / C) obtained by dividing the target air / fuel ratio (AF) ”may be employed.

上記「第4時点における第2変更量と基本量との和が基本量によって除算されて得られる値(C)」は、「第2変更量が基本量に対する変化割合に換算された値」と言い換えられ得る。例えば、第2変更量が基本量の所定の割合(例えば、基本量の5%)に相当する場合、上記「除算されて得られる値(C)」は、その割合に応じた値(例えば、1.05)である。そのため、上記値(C)によって第1時点における目標空燃比(AF)が除算されて得られる空燃比(AF/C)」は、第1時点における目標空燃比(AF)よりも小さい値(AF/1.05)である。このように、第4時点における目標空燃比(AF/C)は、第2変更量が大きいほど小さい。   The above “value (C) obtained by dividing the sum of the second change amount and the basic amount at the fourth time point by the basic amount” is “a value obtained by converting the second change amount into a change rate with respect to the basic amount”. It can be paraphrased. For example, when the second change amount corresponds to a predetermined proportion of the basic amount (for example, 5% of the basic amount), the “value obtained by dividing (C)” is a value (for example, 1.05). Therefore, the air / fuel ratio (AF / C) obtained by dividing the target air / fuel ratio (AF) at the first time point by the value (C) is smaller than the target air / fuel ratio (AF) at the first time point (AF). /1.05). Thus, the target air-fuel ratio (AF / C) at the fourth time point is smaller as the second change amount is larger.

さらに具体的に述べると、第1時点および第4時点において混合気に含まれる空気の量(GA)が同一であれば、上記除算されて得られる目標空燃比(AF/1.05)に対応する基本量(1.05×GA/AF)は、元の目標空燃比(AF)に対応する基本量(GA/AF)に上記「割合に応じた値(1.05)」が乗算された値に等しい。よって、本例によれば、第2変更量が基本量の所定の割合(5%)に相当する場合、基本量がその割合(5%)だけ変更される(1.05倍される)。   More specifically, if the amount of air (GA) contained in the air-fuel mixture is the same at the first time point and the fourth time point, it corresponds to the target air-fuel ratio (AF / 1.05) obtained by the above division. The basic amount (1.05 × GA / AF) to be obtained is obtained by multiplying the basic amount (GA / AF) corresponding to the original target air-fuel ratio (AF) by the above “value corresponding to the ratio (1.05)”. Equal to the value. Therefore, according to this example, when the second change amount corresponds to a predetermined proportion (5%) of the basic amount, the basic amount is changed by that proportion (5%) (multiplied by 1.05).

その結果、排ガスの温度の制御によって(燃料冷却効果を得るべく)燃料の量が第2変更量だけ増大されると(5%増えると)、基本量も第2変更量に応じて増大されることになる(1.05倍されることになる)。したがって、排ガスの温度の制御と並行して空燃比の制御が行われても、空燃比の制御によって「第2変更量に起因する変更量(増大分)」が侵食されることはないので、燃料の量が第2変更量だけ確実に増大される。これにより、より適切に排ガスの温度が低下され得る。   As a result, when the amount of fuel is increased by the second change amount (to increase the fuel amount by 5%) by controlling the temperature of the exhaust gas (to increase the fuel cooling effect), the basic amount is also increased according to the second change amount. (It will be multiplied by 1.05). Therefore, even if the air-fuel ratio control is performed in parallel with the exhaust gas temperature control, the “change amount (increase) caused by the second change amount” is not eroded by the air-fuel ratio control. The amount of fuel is reliably increased by the second change amount. Thereby, the temperature of exhaust gas can be reduced more appropriately.

なお、上記符号「C」および「AF」、ならびに、数値「5%」および「1.05」は、それらによって本発明が容易に理解されることを意図して用いられているに過ぎず、それらによって本発明の内容が限定的に解釈にされることを意図して用いられていない。   The symbols “C” and “AF”, and the numerical values “5%” and “1.05” are merely used with the intention that the present invention can be easily understood by them, They are not intended to be construed as limiting the content of the invention.

次いで、第2の例として、
前記第4時点において定められる前記第2変更量が前記第1時点における前記第1変更量よりも小さい場合、該第2変更量が該第1変更量以上の量に「修正」された上で、前記第4時点において前記空燃比の制御および前記排ガスの温度の制御のうちの「前記排ガスの温度の制御のみ」が行われ得る。
Then, as a second example:
When the second change amount determined at the fourth time point is smaller than the first change amount at the first time point, the second change amount is “corrected” to an amount greater than or equal to the first change amount. In the fourth time point, only “control of the temperature of the exhaust gas” of the control of the air-fuel ratio and the control of the temperature of the exhaust gas can be performed.

本例においては、第4時点(触媒温度制御期間中の任意の時点)において、空燃比の制御および排ガスの温度の制御のうちの「排ガスの温度の制御のみ」が行われる。換言すると、触媒温度制御期間において空燃比の制御が「中止」される。ただし、本例においては、第4時点における第2変更量が「第1時点における第1変更量以上の値」に修正される。その結果、第4時点における第1変更量と第2変更量との合計(実際には、第2変更量のみ)は、かならず第1時点における第1変更量以上であることになる。さらに、第4時点において空燃比の制御が行われないので、空燃比の制御によって第2変更量が侵食されることもない。これにより、より適切に排ガスの温度が低下され得る。   In this example, at the fourth time point (arbitrary time point during the catalyst temperature control period), only “control of the exhaust gas temperature” of the air-fuel ratio control and the exhaust gas temperature control is performed. In other words, the control of the air-fuel ratio is “stopped” during the catalyst temperature control period. However, in this example, the second change amount at the fourth time point is corrected to “a value greater than or equal to the first change amount at the first time point”. As a result, the sum of the first change amount and the second change amount at the fourth time point (in practice, only the second change amount) is always greater than or equal to the first change amount at the first time point. Further, since the air-fuel ratio control is not performed at the fourth time point, the second change amount is not eroded by the air-fuel ratio control. Thereby, the temperature of exhaust gas can be reduced more appropriately.

次いで、第3の例として、
前記第4時点において定められる前記第2変更量が前記第1時点における前記第1変更量よりも小さい場合、該第2変更量が「該第2変更量と該第1変更量との和」に修正された上で、前記第4時点において前記空燃比の制御および前記排ガスの温度の制御のうちの「前記排ガスの温度の制御のみ」が行われ得る。
Then, as a third example:
When the second change amount determined at the fourth time point is smaller than the first change amount at the first time point, the second change amount is “the sum of the second change amount and the first change amount”. Then, at the fourth time point, “only the control of the exhaust gas temperature” among the control of the air-fuel ratio and the control of the temperature of the exhaust gas can be performed.

本例においても、第4時点において、空燃比の制御および排ガスの温度の制御のうちの「排ガスの温度の制御のみ」が行われる。ただし、本例においては、第4時点における第2変更量が「第1時点における第1変更量と、その第2変更量と、の和」に修正される。その結果、第4時点における第1変更量と第2変更量との合計(実際には、第2変更量のみ)は、第1時点における第1変更量以上であることになる。さらに、上記同様、第4時点において空燃比の制御が行われないので、空燃比の制御によって第2変更量が侵食されることもない。これにより、より適切に排ガスの温度が低下され得る。   Also in this example, at the fourth time point, only “control of exhaust gas temperature” out of control of air-fuel ratio and exhaust gas temperature is performed. However, in this example, the second change amount at the fourth time point is corrected to “the sum of the first change amount at the first time point and the second change amount”. As a result, the sum of the first change amount and the second change amount at the fourth time point (in practice, only the second change amount) is equal to or greater than the first change amount at the first time point. Further, as described above, since the air-fuel ratio control is not performed at the fourth time point, the second change amount is not eroded by the air-fuel ratio control. Thereby, the temperature of exhaust gas can be reduced more appropriately.

さらに、第4の例において、
前記第2変更量として、「前記内燃機関の運転状態に基づいて定められ且つ前記第1時点における前記第1変更量よりも大きい基準変更量」に「前記触媒の現在温度が前記触媒の収束温度に近づくほど1に近づく補正係数」が乗算されて得られる「補正変更量」、が採用され得る。
Furthermore, in the fourth example:
As the second change amount, “the reference change amount determined based on the operating state of the internal combustion engine and larger than the first change amount at the first time point” is set to “the current temperature of the catalyst is the convergence temperature of the catalyst. The “correction change amount” obtained by multiplying the “correction coefficient that approaches 1” as it approaches can be adopted.

上述したように、第2変更量は、排ガスの温度を低下させるように定められる燃料の量の変更量であればよい。本例においては、内燃機関の運転状態に基づいて「基準変更量」が定められるとともに、この基準変更量が触媒の温度を考慮して補正される。これにより、第4時点における第2変更量が、内燃機関の運転状態だけではなく触媒の温度にも対応する適切な量として定められ得る。   As described above, the second change amount may be a change amount of the amount of fuel determined so as to decrease the temperature of the exhaust gas. In this example, a “reference change amount” is determined based on the operating state of the internal combustion engine, and this reference change amount is corrected in consideration of the temperature of the catalyst. Thereby, the second change amount at the fourth time point can be determined as an appropriate amount corresponding not only to the operating state of the internal combustion engine but also to the temperature of the catalyst.

上記補正係数の定め方は、特に制限されない。例えば、上記第4の例において、
前記補正係数として、「前記触媒の現在温度(P)と前記閾値温度(T)との差」が「前記触媒の収束温度(F)と前記閾値温度(T)との差」によって除算されて得られる値((P−T)/(F−T))、が採用され得る。
The method for determining the correction coefficient is not particularly limited. For example, in the fourth example,
As the correction coefficient, “the difference between the current temperature (P) of the catalyst and the threshold temperature (T)” is divided by the “difference between the convergence temperature (F) of the catalyst and the threshold temperature (T)”. The resulting value ((PT) / (FT)) can be employed.

以上が、本発明の制御装置における、第1変更量および第2変更量を定める方法のいくつかの例である。   The above are several examples of the method for determining the first change amount and the second change amount in the control device of the present invention.

本発明の制御装置の態様についての説明に戻ると、本発明の制御装置のさらに他の態様において、
前記第1時点における前記目標空燃比として、「理論空燃比」が採用され得る。
Returning to the description of the aspect of the control apparatus of the present invention, in still another aspect of the control apparatus of the present invention,
As the target air-fuel ratio at the first time point, a “theoretical air-fuel ratio” can be adopted.

上述したように、触媒は、排ガスの酸素濃度が基準酸素濃度の近傍の酸素濃度である場合、排ガスを高い浄化率にて浄化することができる。そこで、本態様においては、第1時点(すなわち、排ガスの温度の制御が開始される以前の時点。空燃比の制御が行われている時点)における目標空燃比として、理論空燃比が採用される。これにより、本発明の制御装置は、第1時点において、排ガスを高い浄化率にて浄化することができる。   As described above, the catalyst can purify the exhaust gas at a high purification rate when the oxygen concentration of the exhaust gas is in the vicinity of the reference oxygen concentration. Therefore, in this aspect, the stoichiometric air-fuel ratio is employed as the target air-fuel ratio at the first time point (that is, the time point before the start of the exhaust gas temperature control, the time point when the air-fuel ratio control is performed). . Thereby, the control apparatus of the present invention can purify the exhaust gas at a high purification rate at the first time point.

ところで、上述したいくつかの態様を含む本発明の制御装置において、
前記触媒として、「前記排ガスの酸素濃度が前記混合気の空燃比が理論空燃比であるときに生じる排ガスの酸素濃度である基準酸素濃度から「該酸素濃度が大きくなる方向に」離れる場合に該触媒による前記排ガスに含まれる「窒素酸化物」の浄化率が第1の低下率にて低下し、かつ、前記排ガスの酸素濃度が前記基準酸素濃度から「該酸素濃度が小さくなる方向に」離れる場合に前記窒素酸化物の浄化率が前記第1の低下率よりも小さい第2の低下率にて低下する」特性を有する触媒、が採用され得る。
By the way, in the control apparatus of the present invention including the several aspects described above,
As the catalyst, when the oxygen concentration of the exhaust gas deviates “in the direction in which the oxygen concentration increases” from the reference oxygen concentration that is the oxygen concentration of the exhaust gas generated when the air-fuel ratio of the mixture is the stoichiometric air-fuel ratio, The purification rate of “nitrogen oxides” contained in the exhaust gas by the catalyst decreases at the first reduction rate, and the oxygen concentration of the exhaust gas deviates from the reference oxygen concentration “in a direction in which the oxygen concentration decreases”. In this case, a catalyst having a characteristic that the purification rate of the nitrogen oxides is reduced at a second reduction rate smaller than the first reduction rate may be employed.

上述したように、触媒は、排ガスに含まれる種々の物質を排ガスから除去することによって排ガスを浄化する。排ガスによるこれら物質の浄化率は、一般に、これら物質の種類に関連して異なるとともに、排ガスの酸素濃度にも関連して異なると考えられる。   As described above, the catalyst purifies the exhaust gas by removing various substances contained in the exhaust gas from the exhaust gas. The purification rate of these substances by exhaust gas is generally considered to be different in relation to the type of these substances and also in relation to the oxygen concentration of the exhaust gas.

そこで、なかでも排ガスに含まれる窒素酸化物(NOx)を効率良く浄化する観点から、本発明の制御装置に備えられる触媒として、上記特性を有する触媒が採用され得る。この触媒は、「排ガスの酸素濃度が基準酸素濃度から同酸素濃度が小さくなる方向に離れるときの浄化率の低下率(第2の低下率)が、排ガスの酸素濃度が基準酸素濃度から同酸素濃度が大きくなる方向に離れるときの同低下率(第1の低下率)よりも小さい」という特性を有する。   Therefore, from the viewpoint of efficiently purifying nitrogen oxide (NOx) contained in the exhaust gas, a catalyst having the above characteristics can be employed as a catalyst provided in the control device of the present invention. This catalyst indicates that the reduction rate of the purification rate (second reduction rate) when the oxygen concentration of the exhaust gas moves away from the reference oxygen concentration in the direction in which the oxygen concentration becomes smaller. It is smaller than the same decrease rate (first decrease rate) when moving away in the direction of increasing density.

なお、排ガスの酸素濃度が小さくなる方向とは、空燃比が小さくなる方向(リッチ側)に相当する。また、排ガスの酸素濃度が大きくなる方向とは、空燃比が大きくなる方向(リーン側)に相当する。   Note that the direction in which the oxygen concentration of exhaust gas decreases corresponds to the direction in which the air-fuel ratio decreases (rich side). Also, the direction in which the oxygen concentration of the exhaust gas increases corresponds to the direction in which the air-fuel ratio increases (lean side).

上述したように、本発明の制御装置は、触媒温度制御期間中の燃料の量が触媒温度制御期間の以前の燃料の量よりも多くなる(すなわち、排ガスの酸素濃度が小さくなる。空燃比がリッチ側になる)ように、第1変更量および第2変更量を定める。そのため、例えば、触媒温度制御期間の「以前」において混合気の目標空燃比が理論空燃比に設定されている場合(この場合、排ガスの酸素濃度は基準酸素濃度であると考えられる。)、触媒温度制御期間「中」の排ガスの酸素濃度は、基準酸素濃度よりも小さい酸素濃度であると考えられる。また、触媒温度制御期間の以前における混合気の目標空燃比が理論空燃比に設定されていない場合であっても、触媒温度制御期間中における排ガスの酸素濃度が基準酸素濃度よりも小さい酸素濃度である場合があると考えられる。   As described above, in the control device of the present invention, the amount of fuel during the catalyst temperature control period is greater than the amount of fuel before the catalyst temperature control period (that is, the oxygen concentration of the exhaust gas is reduced, and the air-fuel ratio is reduced. The first change amount and the second change amount are determined so as to be on the rich side. Therefore, for example, when the target air-fuel ratio of the air-fuel mixture is set to the stoichiometric air-fuel ratio “before” the catalyst temperature control period (in this case, the oxygen concentration of the exhaust gas is considered to be the reference oxygen concentration), the catalyst. The oxygen concentration of the exhaust gas during the temperature control period “medium” is considered to be an oxygen concentration smaller than the reference oxygen concentration. Even if the target air-fuel ratio of the air-fuel mixture before the catalyst temperature control period is not set to the stoichiometric air-fuel ratio, the oxygen concentration of the exhaust gas during the catalyst temperature control period is less than the reference oxygen concentration. There may be cases.

触媒が上記特性を有すれば、触媒温度制御期間中の排ガスの酸素濃度が基準酸素濃度よりも小さい(リッチ側の)酸素濃度であっても、同酸素濃度が基準酸素濃度よりも大きい(リーン側)の酸素濃度である場合に比べ、より高い浄化率にて窒素酸化物を浄化することができる。その結果、本発明の制御装置は、触媒による窒素酸化物の浄化率が低下することを出来る限り抑制しながら、排ガスの温度を適切に低下させることができる。すなわち、本発明の制御装置は、排ガスの温度の制御および空燃比の制御の目的を出来る限り適切に達成することができる。   If the catalyst has the above characteristics, even if the oxygen concentration of the exhaust gas during the catalyst temperature control period is smaller (richer side) than the reference oxygen concentration, the oxygen concentration is larger than the reference oxygen concentration (lean). The nitrogen oxide can be purified at a higher purification rate than in the case of the oxygen concentration on the side). As a result, the control device of the present invention can appropriately reduce the temperature of the exhaust gas while suppressing as much as possible the reduction in the purification rate of nitrogen oxides by the catalyst. That is, the control device of the present invention can achieve the purposes of exhaust gas temperature control and air-fuel ratio control as appropriately as possible.

なお、上記窒素酸化物の浄化率は、窒素酸化物の浄化の程度を表す値であればよく、特に制限されない。例えば、窒素酸化物の浄化率として、触媒に導入される排ガスの単位量に含まれる窒素酸化物の量に対する触媒から排出される排ガスの単位量に含まれる窒素酸化物の量の割合など、が採用され得る。また、上記浄化率の低下率は、浄化率の低下の程度を表す値であればよく、特に制限されない。例えば、浄化率の低下率として、排ガスの酸素濃度が基準酸素濃度から離れる場合、単位酸素濃度あたりの浄化率の低下量など、が採用され得る。   The nitrogen oxide purification rate is not particularly limited as long as it is a value representing the degree of nitrogen oxide purification. For example, the purification rate of nitrogen oxides includes the ratio of the amount of nitrogen oxides contained in the unit amount of exhaust gas discharged from the catalyst to the amount of nitrogen oxides contained in the unit amount of exhaust gas introduced into the catalyst, etc. Can be employed. Moreover, the reduction rate of the said purification rate should just be a value showing the grade of the reduction of a purification rate, and is not restrict | limited in particular. For example, as the reduction rate of the purification rate, when the oxygen concentration of the exhaust gas deviates from the reference oxygen concentration, the reduction amount of the purification rate per unit oxygen concentration can be adopted.

本発明の第1実施形態に係る制御装置が適用される内燃機関の概略図である。1 is a schematic view of an internal combustion engine to which a control device according to a first embodiment of the present invention is applied. 触媒による排ガスの浄化率と、空燃比と、の関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the purification rate of the exhaust gas by a catalyst, and an air fuel ratio. 図1に示した上流側空燃比センサの出力値と、空燃比と、の関係を示すグラフである。2 is a graph showing a relationship between an output value of an upstream air-fuel ratio sensor shown in FIG. 1 and an air-fuel ratio. 図1に示した下流側空燃比センサの出力値と、空燃比と、の関係を示すグラフである。2 is a graph showing a relationship between an output value of a downstream air-fuel ratio sensor shown in FIG. 1 and an air-fuel ratio. 本発明の第1の実施形態に係る制御装置の作動を示す概略フローチャートである。It is a schematic flowchart which shows the action | operation of the control apparatus which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 参照例による制御の一例を示すタイムチャートである。It is a time chart which shows an example of control by a reference example. 第1実施形態による制御の一例を示すタイムチャートである。It is a time chart which shows an example of control by a 1st embodiment. 本発明の第1実施形態に係る制御装置のCPUが実行するルーチンを示したフローチャートである。It is the flowchart which showed the routine which CPU of the control apparatus which concerns on 1st Embodiment of this invention performs. 本発明の第1実施形態に係る制御装置のCPUが実行するルーチンを示したフローチャートである。It is the flowchart which showed the routine which CPU of the control apparatus which concerns on 1st Embodiment of this invention performs. 本発明の第1実施形態に係る制御装置のCPUが実行するルーチンを示したフローチャートである。It is the flowchart which showed the routine which CPU of the control apparatus which concerns on 1st Embodiment of this invention performs. 本発明の第1実施形態に係る制御装置のCPUが実行するルーチンを示したフローチャートである。It is the flowchart which showed the routine which CPU of the control apparatus which concerns on 1st Embodiment of this invention performs. 第2実施形態による制御の一例を示すタイムチャートである。It is a time chart which shows an example of control by a 2nd embodiment. 本発明の第2実施形態に係る制御装置のCPUが実行するルーチンを示したフローチャートである。It is the flowchart which showed the routine which CPU of the control apparatus which concerns on 2nd Embodiment of this invention performs. 第3実施形態による制御の一例を示すタイムチャートである。It is a time chart which shows an example of control by a 3rd embodiment. 本発明の第3実施形態に係る制御装置のCPUが実行するルーチンを示したフローチャートである。It is the flowchart which showed the routine which CPU of the control apparatus which concerns on 3rd Embodiment of this invention performs. 本発明の第3実施形態に係る制御装置のCPUが実行するルーチンを示したフローチャートである。It is the flowchart which showed the routine which CPU of the control apparatus which concerns on 3rd Embodiment of this invention performs. 第4実施形態による制御の一例を示すタイムチャートである。It is a time chart which shows an example of control by a 4th embodiment. 本発明の第4実施形態に係る制御装置のCPUが実行するルーチンを示したフローチャートである。It is the flowchart which showed the routine which CPU of the control apparatus which concerns on 4th Embodiment of this invention performs. 第5実施形態による制御の一例を示すタイムチャートである。It is a time chart which shows an example of control by a 5th embodiment. 本発明の第5実施形態に係る制御装置のCPUが実行するルーチンを示したフローチャートである。It is the flowchart which showed the routine which CPU of the control apparatus which concerns on 5th Embodiment of this invention performs.

以下、本発明による内燃機関の制御装置の各実施形態(第1実施形態〜第5実施形態)が、図面を参照しながら説明される。   Embodiments (first embodiment to fifth embodiment) of an internal combustion engine control apparatus according to the present invention will be described below with reference to the drawings.

(第1実施形態)
<装置の概要>
図1は、本発明の第1の実施形態に係る制御装置(以下、「第1装置」とも称呼される。)が内燃機関10に適用されたシステムの概略構成を示している。内燃機関10は、4サイクル火花点火式多気筒(4気筒)機関である。図1は、複数の気筒のうちの一の気筒の断面のみを示している。なお、他の気筒も、この一の気筒と同様の構成を備えている。以下、「内燃機関10」は、単に「機関10」とも称呼される。
(First embodiment)
<Outline of device>
FIG. 1 shows a schematic configuration of a system in which a control device (hereinafter also referred to as “first device”) according to a first embodiment of the present invention is applied to an internal combustion engine 10. The internal combustion engine 10 is a four-cycle spark ignition multi-cylinder (four-cylinder) engine. FIG. 1 shows only a cross section of one of a plurality of cylinders. The other cylinders also have the same configuration as this one cylinder. Hereinafter, “internal combustion engine 10” is also simply referred to as “engine 10”.

この機関10は、シリンダブロック部20、シリンダブロック部20の上部に固定されるシリンダヘッド部30、シリンダブロック部20に空気と燃料とが混合されたガス(混合気)を導入するための吸気系統40、シリンダブロック部20から排出されるガス(排ガス)を機関10の外部に放出するための排気系統50、アクセルペダル61、各種のセンサ71〜78、および、電子制御装置80、を備えている。   The engine 10 includes a cylinder block portion 20, a cylinder head portion 30 fixed to the upper portion of the cylinder block portion 20, and an intake system for introducing a gas (air mixture) in which air and fuel are mixed into the cylinder block portion 20. 40, an exhaust system 50 for releasing gas (exhaust gas) discharged from the cylinder block unit 20 to the outside of the engine 10, an accelerator pedal 61, various sensors 71 to 78, and an electronic control unit 80 are provided. .

シリンダブロック部20は、シリンダ21、ピストン22、コンロッド23、および、クランクシャフト24、を有している。ピストン22はシリンダ21内を往復動し、ピストン22の往復動がコンロッド23を介してクランクシャフト24に伝達され、これにより同クランクシャフト24が回転するように構成されている。シリンダ21の内壁面、ピストン22の上面およびシリンダヘッド部30の下面は、燃焼室25を画成している。   The cylinder block unit 20 includes a cylinder 21, a piston 22, a connecting rod 23, and a crankshaft 24. The piston 22 reciprocates in the cylinder 21, and the reciprocating motion of the piston 22 is transmitted to the crankshaft 24 via the connecting rod 23, whereby the crankshaft 24 is rotated. The inner wall surface of the cylinder 21, the upper surface of the piston 22, and the lower surface of the cylinder head portion 30 define a combustion chamber 25.

シリンダヘッド部30は、燃焼室25に連通した吸気ポート31、吸気ポート31を開閉する吸気弁32、吸気弁32を駆動するインテークカムシャフトを有するとともに同インテークカムシャフトの位相角およびリフト量を連続的に変更する可変吸気タイミング装置33、可変吸気タイミング装置33のアクチュエータ33a、燃料を吸気ポート31内に噴射するインジェクタ34、燃焼室25に連通した排気ポート35、排気ポート35を開閉する排気弁36、排気弁36を駆動するエキゾーストカムシャフト37、点火プラグ38、および、点火プラグ38に与える高電圧を発生するイグニッションコイルを含むイグナイタ39、を有している。   The cylinder head portion 30 includes an intake port 31 communicating with the combustion chamber 25, an intake valve 32 that opens and closes the intake port 31, an intake cam shaft that drives the intake valve 32, and a phase angle and lift amount of the intake cam shaft are continuously provided. Variable intake timing device 33 to be changed, actuator 33a of variable intake timing device 33, injector 34 for injecting fuel into intake port 31, exhaust port 35 communicating with combustion chamber 25, and exhaust valve 36 for opening and closing exhaust port 35 And an exhaust camshaft 37 for driving the exhaust valve 36, an ignition plug 38, and an igniter 39 including an ignition coil for generating a high voltage to be applied to the ignition plug 38.

吸気系統40は、吸気ポート31を介してそれぞれの気筒に連通されたインテークマニホールド41、インテークマニホールド41の上流側の集合部に接続された吸気管42、吸気管42の端部に設けられたエアクリーナ43、吸気管42の開口面積(開口断面積)を変更することができるスロットル弁(吸気絞り弁)44、および、指示信号に応じてスロットル弁44を回転駆動するスロットル弁アクチュエータ44a、を有している。吸気ポート31、インテークマニホールド41および吸気管42は、吸気通路を構成している。   The intake system 40 includes an intake manifold 41 that communicates with each cylinder via an intake port 31, an intake pipe 42 that is connected to a collective portion on the upstream side of the intake manifold 41, and an air cleaner that is provided at the end of the intake pipe 42. 43, a throttle valve (intake throttle valve) 44 that can change the opening area (opening cross-sectional area) of the intake pipe 42, and a throttle valve actuator 44a that rotates the throttle valve 44 in response to an instruction signal. ing. The intake port 31, the intake manifold 41, and the intake pipe 42 constitute an intake passage.

排気系統50は、排気ポート35を介してそれぞれの気筒に連通されたエキゾーストマニホールド51、エキゾーストマニホールド51の下流側の集合部に接続された排気管52、および、排気管52に設けられた排ガス浄化用触媒53、を有している。排気ポート35、エキゾーストマニホールド51および排気管52は、排気通路を構成している。以下、排ガス浄化用触媒53は、単に「触媒53」とも称呼される。   The exhaust system 50 includes an exhaust manifold 51 connected to each cylinder via an exhaust port 35, an exhaust pipe 52 connected to a downstream portion of the exhaust manifold 51, and exhaust gas purification provided in the exhaust pipe 52. Catalyst 53. The exhaust port 35, the exhaust manifold 51, and the exhaust pipe 52 constitute an exhaust passage. Hereinafter, the exhaust gas-purifying catalyst 53 is also simply referred to as “catalyst 53”.

触媒53は、酸素吸蔵物質としてのセリア・ジルコニア共触媒(CeO2−ZrO2)と、担体としてのアルミナなどのセラミクスと、触媒成分としての白金およびロジウムなどの貴金属と、を含む三元触媒である。触媒53は、触媒の温度が所定の活性温度以上であり、かつ、触媒53に導入される排ガスの酸素濃度が基準酸素濃度(上述したように、理論空燃比の混合気が燃焼したときに生じるガスの酸素濃度)の近傍の酸素濃度である場合、排ガス中の未燃物(HCなど)と窒素酸化物(NOx)との酸化還元反応を促進し、これらを高い浄化率にて浄化することができる。   The catalyst 53 is a three-way catalyst including a ceria / zirconia cocatalyst (CeO2-ZrO2) as an oxygen storage material, ceramics such as alumina as a support, and noble metals such as platinum and rhodium as catalyst components. The catalyst 53 is generated when the temperature of the catalyst is equal to or higher than a predetermined activation temperature, and the oxygen concentration of the exhaust gas introduced into the catalyst 53 is the reference oxygen concentration (as described above, the stoichiometric air-fuel mixture is burned. When the oxygen concentration is in the vicinity of the oxygen concentration of the gas, the oxidation-reduction reaction between unburned substances (HC, etc.) in the exhaust gas and nitrogen oxides (NOx) is promoted, and these are purified at a high purification rate. Can do.

以下、排ガスの酸素濃度は「排ガスの空燃比」とも称呼され、排ガスの酸素濃度が理論空燃比の混合気が燃焼した際に生じるガスの酸素濃度であることは「排ガスの空燃比が理論空燃比である」とも称呼される。すなわち、排ガスの空燃比が理論空燃比であることと、燃焼室に導入される混合気の空燃比が理論空燃比であることと、は実質的に同義である。なお、上述したように、理論空燃比よりも小さい空燃比は「リッチ側の空燃比」とも称呼され、理論空燃比よりも大きい空燃比は「リーン側の空燃比」とも称呼される。   Hereinafter, the oxygen concentration of the exhaust gas is also referred to as “the air-fuel ratio of the exhaust gas”. The oxygen concentration of the exhaust gas is the oxygen concentration of the gas generated when the air-fuel mixture having the stoichiometric air-fuel ratio burns. Also referred to as “fuel ratio”. That is, the fact that the air-fuel ratio of the exhaust gas is the stoichiometric air-fuel ratio and the air-fuel ratio of the air-fuel mixture introduced into the combustion chamber are substantially the same. As described above, an air-fuel ratio smaller than the stoichiometric air-fuel ratio is also referred to as “rich air-fuel ratio”, and an air-fuel ratio greater than the stoichiometric air-fuel ratio is also referred to as “lean air-fuel ratio”.

図2は、触媒53の温度が活性温度以上である場合における触媒53による排ガスの浄化率を示す模式図である。図2に示すように、触媒53に導入される排ガスの空燃比A/Fが理論空燃比stoichの近傍の空燃比である場合、排ガスに含まれる窒素酸化物(NOx)および未燃物(HC、CO)の全てが最も効率良く浄化される。一方、排ガスの空燃比A/Fが理論空燃比stoichから離れるほど、それらの浄化率は低下する。   FIG. 2 is a schematic diagram showing the exhaust gas purification rate by the catalyst 53 when the temperature of the catalyst 53 is equal to or higher than the activation temperature. As shown in FIG. 2, when the air-fuel ratio A / F of the exhaust gas introduced into the catalyst 53 is an air-fuel ratio in the vicinity of the stoichiometric air-fuel ratio stoich, nitrogen oxides (NOx) and unburned substances (HC) contained in the exhaust gas , CO) are most efficiently purified. On the other hand, as the air-fuel ratio A / F of the exhaust gas is separated from the stoichiometric air-fuel ratio stoich, the purification rate decreases.

ここで、触媒53は、窒素酸化物(NOx)の浄化率が低下する度合い(低下率)について、「排ガスの空燃比A/Fが理論空燃比stoichからリーン側に向けて離れる場合の同低下率が、排ガスの空燃比A/Fが理論空燃比stoichからリッチ側に向けて離れる場合における同低下率よりも、大きい」という特性を有する。別の言い方をすると、窒素酸化物(NOx)の浄化率は、排ガスの空燃比A/Fが理論空燃比stoichからリーン側に向けて離れる場合には著しく低下するものの、同空燃比A/Fが理論空燃比stoichからリッチ側に向けて離れる場合には窒素酸化物(NOx)を浄化する観点において許容できない程度にまでは低下しない。   Here, regarding the degree of reduction (decrease rate) of the purification rate of nitrogen oxide (NOx), the catalyst 53 “same reduction when the air-fuel ratio A / F of the exhaust gas moves away from the stoichiometric air-fuel ratio stoich toward the lean side. The rate is larger than the rate of decrease when the air-fuel ratio A / F of the exhaust gas moves away from the stoichiometric air-fuel ratio stoich toward the rich side. In other words, the purification rate of nitrogen oxides (NOx) decreases significantly when the air-fuel ratio A / F of the exhaust gas moves away from the stoichiometric air-fuel ratio stoich toward the lean side, but the air-fuel ratio A / F is the same. However, in the case of deviating from the stoichiometric air-fuel ratio stoich toward the rich side, it does not decrease to an unacceptable level in terms of purifying nitrogen oxides (NOx).

機関10において、触媒53の温度は、機関10の運転パラメータに基づいて取得(推定)される。触媒53の温度の取得(推定)方法の詳細については、後述される。そして、取得された触媒53の温度Tcatに基づき、排ガスの温度の制御が行われる。   In the engine 10, the temperature of the catalyst 53 is acquired (estimated) based on the operating parameters of the engine 10. Details of the method for obtaining (estimating) the temperature of the catalyst 53 will be described later. Then, the temperature of the exhaust gas is controlled based on the acquired temperature Tcat of the catalyst 53.

再び図1を参照すると、機関10の外部には、機関10に加速要求および要求トルクなどを入力するためのアクセルペダル61が設けられている。アクセルペダル61は、機関10の操作者によって操作される。   Referring to FIG. 1 again, an accelerator pedal 61 for inputting an acceleration request, a required torque and the like to the engine 10 is provided outside the engine 10. The accelerator pedal 61 is operated by an operator of the engine 10.

さらに、各種のセンサ71〜78について具体的に述べると、第1装置は、吸入空気量センサ71、スロットル弁開度センサ72、カムポジションセンサ73、クランクポジションセンサ74、水温センサ75、上流側空燃比センサ76、下流側空燃比センサ77、および、アクセル開度センサ78、を備えている。   Further, the various sensors 71 to 78 will be described in detail. The first device includes an intake air amount sensor 71, a throttle valve opening sensor 72, a cam position sensor 73, a crank position sensor 74, a water temperature sensor 75, an upstream air conditioner. A fuel ratio sensor 76, a downstream air-fuel ratio sensor 77, and an accelerator opening sensor 78 are provided.

吸入空気量センサ71は、吸気通路(吸気管42)に設けられている。吸入空気量センサ71は、吸気管42内を流れる空気の質量流量である吸入空気量(すなわち、機関10に吸入される空気の質量)に応じた信号を出力するように構成されている。この信号に基づき、吸入空気量Gaの測定値が取得される。   The intake air amount sensor 71 is provided in the intake passage (intake pipe 42). The intake air amount sensor 71 is configured to output a signal corresponding to an intake air amount that is a mass flow rate of air flowing through the intake pipe 42 (that is, a mass of air sucked into the engine 10). Based on this signal, a measured value of the intake air amount Ga is acquired.

スロットル弁開度センサ72は、スロットル弁44の近傍に設けられている。スロットル弁開度センサ72は、スロットル弁44の開度に応じた信号を出力するように構成されている。この信号に基づき、スロットル弁開度TAが取得される。   The throttle valve opening sensor 72 is provided in the vicinity of the throttle valve 44. The throttle valve opening sensor 72 is configured to output a signal corresponding to the opening of the throttle valve 44. Based on this signal, the throttle valve opening degree TA is acquired.

カムポジションセンサ73は、可変吸気タイミング装置33の近傍に設けられている。カムポジションセンサ73は、インテークカムシャフトが90°回転する毎に(すなわち、クランクシャフト24が180°回転する毎に)一つのパルスを有する信号を出力するように構成されている。この信号に基づき、インテークカムシャフトの回転位置(カムポジション)が取得される。   The cam position sensor 73 is provided in the vicinity of the variable intake timing device 33. The cam position sensor 73 is configured to output a signal having one pulse every time the intake camshaft rotates 90 ° (that is, every time the crankshaft 24 rotates 180 °). Based on this signal, the rotational position (cam position) of the intake camshaft is acquired.

クランクポジションセンサ74は、クランクシャフト24の近傍に設けられている。クランクポジションセンサ74は、クランクシャフト24が10°回転する毎に幅の狭いパルスを有する信号を出力するとともに、クランクシャフト24が360°回転する毎に幅の広いパルスを有する信号を出力するように構成されている。これら信号に基づき、クランクシャフト24の単位時間あたりの回転数(以下、単に「機関回転速度NE」とも称呼される。)が取得される。   The crank position sensor 74 is provided in the vicinity of the crankshaft 24. The crank position sensor 74 outputs a signal having a narrow pulse every time the crankshaft 24 rotates 10 °, and outputs a signal having a wide pulse every time the crankshaft 24 rotates 360 °. It is configured. Based on these signals, the number of rotations of the crankshaft 24 per unit time (hereinafter also simply referred to as “engine speed NE”) is acquired.

水温センサ75は、シリンダ21内を流れる冷却水の通路に設けられている。水温センサ75は、冷却水の温度に応じた信号を出力するように構成されている。この信号に基づき、冷却水の温度THWの測定値が取得される。   The water temperature sensor 75 is provided in a cooling water passage that flows in the cylinder 21. The water temperature sensor 75 is configured to output a signal corresponding to the temperature of the cooling water. Based on this signal, the measured value of the coolant temperature THW is obtained.

上流側空燃比センサ76は、触媒53の上流側の排気通路(エキゾーストマニホールド51の集合部の近傍、または、集合部よりも下流側)に設けられている。上流側空燃比センサ76は、公知の限界電流式の空燃比センサである。上流側空燃比センサ76は、図3に示すように、触媒53に導入される排ガスの空燃比A/Fに応じた出力値Vabyfsを出力するように構成されている。この出力値Vabyfsに基づき、触媒53に導入される排ガスの空燃比が取得される。   The upstream air-fuel ratio sensor 76 is provided in the exhaust passage on the upstream side of the catalyst 53 (in the vicinity of the collection portion of the exhaust manifold 51 or on the downstream side of the collection portion). The upstream air-fuel ratio sensor 76 is a known limit current type air-fuel ratio sensor. The upstream air-fuel ratio sensor 76 is configured to output an output value Vabyfs corresponding to the air-fuel ratio A / F of the exhaust gas introduced into the catalyst 53, as shown in FIG. Based on this output value Vabyfs, the air-fuel ratio of the exhaust gas introduced into the catalyst 53 is acquired.

以下、触媒53に導入される排ガスは「触媒導入ガス」とも称呼される。さらに、以下、触媒導入ガスの空燃比は「触媒上流側空燃比abyfs」とも称呼される。加えて、以下、図3に示す出力値Vabyfsと空燃比A/Fとの関係は「テーブルMapabyfs」とも称呼される。   Hereinafter, the exhaust gas introduced into the catalyst 53 is also referred to as “catalyst introduction gas”. Further, hereinafter, the air-fuel ratio of the catalyst introduction gas is also referred to as “catalyst upstream air-fuel ratio abyfs”. In addition, hereinafter, the relationship between the output value Vabyfs and the air-fuel ratio A / F shown in FIG. 3 is also referred to as “table Mapabyfs”.

下流側空燃比センサ77は、触媒53の下流側の排気通路に設けられている。下流側空燃比センサ77は、公知の起電力式(濃淡電池型)の空燃比センサである。下流側空燃比センサ77は、図4に示すように、触媒53から排出される排ガスの空燃比に応じた出力値Voxsを出力するように構成されている。この出力値Voxsに基づき、触媒53から排出される排ガスの空燃比が取得される。   The downstream air-fuel ratio sensor 77 is provided in the exhaust passage on the downstream side of the catalyst 53. The downstream air-fuel ratio sensor 77 is a known electromotive force type (concentration cell type) air-fuel ratio sensor. As shown in FIG. 4, the downstream side air-fuel ratio sensor 77 is configured to output an output value Voxs corresponding to the air-fuel ratio of the exhaust gas discharged from the catalyst 53. Based on this output value Voxs, the air-fuel ratio of the exhaust gas discharged from the catalyst 53 is acquired.

以下、触媒53から排出される排ガスは「触媒排出ガス」とも称呼される。さらに、以下、触媒排出ガスの空燃比は「触媒下流側空燃比oxs」とも称呼される。   Hereinafter, the exhaust gas discharged from the catalyst 53 is also referred to as “catalyst exhaust gas”. Further, hereinafter, the air-fuel ratio of the catalyst exhaust gas is also referred to as “catalyst downstream air-fuel ratio oxs”.

上述したように取得される触媒上流側空燃比abyfsおよび触媒下流側空燃比oxsに基づき、機関10に供給される混合気の空燃比A/Fの制御が行われる。   Based on the catalyst upstream air-fuel ratio abyfs and the catalyst downstream air-fuel ratio oxs acquired as described above, the air-fuel ratio A / F of the air-fuel mixture supplied to the engine 10 is controlled.

再び図1を参照すると、アクセル開度センサ78は、アクセルペダル61に設けられている。アクセル開度センサ78は、アクセルペダル61の開度に応じた信号を出力するように構成されている。この信号に基づき、アクセルペダル開度Accpが取得される。   Referring again to FIG. 1, the accelerator opening sensor 78 is provided on the accelerator pedal 61. The accelerator opening sensor 78 is configured to output a signal corresponding to the opening of the accelerator pedal 61. Based on this signal, the accelerator pedal opening degree Accp is acquired.

さらに、機関10は、電子制御装置80を備えている。
電子制御装置80は、CPU81、CPU81が実行するプログラム、テーブル(マップ)および定数などをあらかじめ記憶したROM82、CPU81が必要に応じて一時的にデータを格納するRAM83、電源が投入された状態でデータを格納すると共に格納したデータを電源が遮断されている間も保持するバックアップRAM84、ならびに、ADコンバータを含むインターフェース85を有する。CPU81、ROM82、RAM83、RAM84およびインターフェース85は、互いにバスで接続されている。
Further, the engine 10 includes an electronic control device 80.
The electronic control unit 80 includes a CPU 81, a ROM 82 in which programs executed by the CPU 81, tables (maps), constants, and the like are stored in advance, a RAM 83 in which the CPU 81 temporarily stores data as necessary, and data in a state where power is turned on. And a backup RAM 84 that holds the stored data while the power is shut off, and an interface 85 including an AD converter. The CPU 81, ROM 82, RAM 83, RAM 84, and interface 85 are connected to each other via a bus.

インターフェース85は、上記各センサと接続され、CPU81にそれらセンサから出力される信号を伝えるように構成されている。さらに、インターフェース85は、可変吸気タイミング装置33のアクチュエータ33a、インジェクタ34、イグナイタ39およびスロットル弁アクチュエータ44aなどと接続され、CPU81の指示に応じてそれらに指示信号を送るように構成されている。
以上が、第1装置が機関10に適用されたシステムの概要である。
The interface 85 is connected to the above-described sensors and is configured to transmit signals output from the sensors to the CPU 81. Further, the interface 85 is connected to the actuator 33a, the injector 34, the igniter 39, the throttle valve actuator 44a, and the like of the variable intake timing device 33, and is configured to send an instruction signal to them in response to an instruction from the CPU 81.
The above is the outline of the system in which the first device is applied to the engine 10.

<装置の作動の概要>
以下、第1装置の作動の概要が、図5を参照しながら説明される。図5は、第1装置の作動の概要を示す概略フローチャートである。
<Outline of device operation>
Hereinafter, an outline of the operation of the first device will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a schematic flowchart showing an outline of the operation of the first device.

第1装置は、空燃比制御が行われているとき、ステップ310にて、混合気の空燃比を目標空燃比(本例においては、理論空燃比)に一致させるための燃料変更量DFaf1を決定する。空燃比制御が行われているときに排ガス温度制御が開始される場合、第1装置は、ステップ320にて「Yes」と判定する。そして、第1装置は、ステップ330にて、排ガス温度制御が行われるときの燃料変更量(空燃比制御による燃料変更量DFaf4および排ガス温度制御による燃料変更量DFex4)を定める。   When air-fuel ratio control is being performed, the first device determines a fuel change amount DFaf1 for making the air-fuel ratio of the air-fuel mixture coincide with the target air-fuel ratio (the stoichiometric air-fuel ratio in this example) in step 310. To do. When the exhaust gas temperature control is started when the air-fuel ratio control is being performed, the first device determines “Yes” at step 320. In step 330, the first device determines a fuel change amount (fuel change amount DFaf4 by air-fuel ratio control and fuel change amount DFex4 by exhaust gas temperature control) when exhaust gas temperature control is performed.

具体的に述べると、第1装置は、排ガス温度制御による燃料変更量DFex4および空燃比制御による燃料変更量DFaf4を、「それらの合計(DFex4+DFaf4)が、排ガス温度制御が開始されるよりも前の時点または同制御が開始される時点(すなわち、同制御が開始される以前の時点)における燃料変更量(上記DFaf1)以上である」ように定める。   Specifically, the first device calculates the fuel change amount DFex4 by the exhaust gas temperature control and the fuel change amount DFaf4 by the air-fuel ratio control as “the sum of them (DFex4 + DFaf4) is before the exhaust gas temperature control is started. The fuel change amount (DFaf1 above) at the time or the time when the control is started (that is, the time before the control is started).

次いで、第1装置は、ステップ340およびステップ350を経由した後のステップ360にて、上述したように定めた燃料変更量DFex4,DFaf4を基本燃料噴射量Fbaseに加算することにより、最終燃料噴射量Fiを決定する。そして、第1装置は、ステップ370にて、その最終燃料噴射量Fiだけの燃料をインジェクタ34から噴射させる。   Next, in step 360 after passing through step 340 and step 350, the first device adds the fuel change amounts DFex4 and DFaf4 determined as described above to the basic fuel injection amount Fbase, thereby obtaining the final fuel injection amount. Determine Fi. Then, in step 370, the first device causes the injector 34 to inject only the final fuel injection amount Fi from the injector 34.

なお、排ガス温度制御が行われない場合、第1装置は、ステップ320にて「No」と判定する。この場合、ステップ380に示すように、排ガス温度制御による燃料変更量はゼロである。そして、ステップ380およびステップ350を経由した後のステップ360にて、第1装置は、空燃比制御による燃料変更量DFaf1のみを基本燃料噴射量Fbaseに加算することにより、最終燃料噴射量Fiを決定する。
以上が、第1装置の作動の概要である。
If the exhaust gas temperature control is not performed, the first device determines “No” in step 320. In this case, as shown in step 380, the fuel change amount by the exhaust gas temperature control is zero. Then, in step 360 after passing through step 380 and step 350, the first device determines the final fuel injection amount Fi by adding only the fuel change amount DFaf1 by the air-fuel ratio control to the basic fuel injection amount Fbase. To do.
The above is the outline of the operation of the first device.

以下、便宜上、空燃比制御による燃料変更量は「空燃比関連変更量DFaf」とも称呼され、排ガス温度制御による燃料変更量は「排ガス温度関連変更量DFex」とも称呼される。さらに、上述した考え方に従って空燃比関連変更量DFafおよび排ガス温度関連変更量DFexを定めることは、「第1の制御方法」とも称呼される。   Hereinafter, for convenience, the fuel change amount by air-fuel ratio control is also referred to as “air-fuel ratio related change amount DFaf”, and the fuel change amount by exhaust gas temperature control is also referred to as “exhaust gas temperature-related change amount DFex”. Further, the determination of the air-fuel ratio related variation amount DFaf and the exhaust gas temperature related variation amount DFex in accordance with the above-described concept is also referred to as a “first control method”.

<空燃比制御>
次いで、空燃比制御の考え方が説明される。
<Air-fuel ratio control>
Next, the concept of air-fuel ratio control will be described.

第1装置における空燃比制御は、上流側空燃比センサ76の出力値Vabyfsに基づいて得られる上流側空燃比(触媒導入ガスの空燃比)abyfsを上流側目標空燃比abyfrに一致させるための「メインフィードバック制御」と、下流側空燃比センサ77の出力値Voxsを下流側目標出力値Voxsrefに一致させるための「サブフィードバック制御」と、から構成される。   The air-fuel ratio control in the first device is performed in order to make the upstream air-fuel ratio (the air-fuel ratio of the catalyst introduction gas) abyfs obtained based on the output value Vabyfs of the upstream air-fuel ratio sensor 76 coincide with the upstream target air-fuel ratio abyfr. Main feedback control "and" sub feedback control "for making the output value Voxs of the downstream air-fuel ratio sensor 77 coincide with the downstream target output value Voxsref.

具体的に述べると、まず、上流側空燃比センサ76の出力値Vabyfsが、「下流側空燃比センサ77の出力値Voxsと下流側目標出力値Voxsrefとの差である出力偏差量DVoxsを小さくするように算出されたサブフィードバック量Vafsfb」によって補正される。次いで、この補正によって得られた「フィードバック制御用出力値Vabyfc」がテーブルMapabyfs(図3を参照。)に適用されることにより、「フィードバック制御用空燃比(補正検出空燃比)abyfsc」が算出される。そして、このフィードバック制御用空燃比abyfscと「上流側目標空燃比abyfr」とが一致するように、最終燃料噴射量Fiが制御される。以下、この空燃比制御がより詳細に説明される。   More specifically, first, the output value Vabyfs of the upstream air-fuel ratio sensor 76 reduces the output deviation amount DVoxs, which is the difference between the output value Voxs of the downstream air-fuel ratio sensor 77 and the downstream target output value Voxsref. The sub-feedback amount Vafsfb calculated as described above is corrected. Next, the “feedback control output value Vabyfc” obtained by this correction is applied to the table Mapabyfs (see FIG. 3), whereby “feedback control air-fuel ratio (corrected detected air-fuel ratio) abyfsc” is calculated. The Then, the final fuel injection amount Fi is controlled such that the feedback control air-fuel ratio abyfsc matches the “upstream target air-fuel ratio abyfr”. Hereinafter, this air-fuel ratio control will be described in more detail.

なお、後述するように、メインフィードバック制御に関連して算出される「メインフィードバック量」が、第1装置における「空燃比関連変更量DFaf」に相当する。   As will be described later, the “main feedback amount” calculated in connection with the main feedback control corresponds to the “air-fuel ratio related change amount DFaf” in the first device.

1.メインフィードバック制御
まず、メインフィードバック制御が説明される。
第1装置は、下記(1)式に従い、現時点(時刻k)におけるフィードバック制御用出力値Vabyfc(k)を算出する。下記(1)式において、Vabyfsは上流側空燃比センサ76の出力値を、Vafsfbは下流側空燃比センサ77の出力値Voxsに基づいて算出されるサブフィードバック量を、表す。サブフィードバック量Vafsfbの算出方法は後述される。
1. Main feedback control First, main feedback control will be described.
The first device calculates the feedback control output value Vabyfc (k) at the present time (time k) according to the following equation (1). In the following equation (1), Vabyfs represents the output value of the upstream air-fuel ratio sensor 76, and Vafsfb represents the sub-feedback amount calculated based on the output value Voxs of the downstream air-fuel ratio sensor 77. A method of calculating the sub feedback amount Vafsfb will be described later.

Vabyfc(k)=Vabyfs(k)+Vafsfb(k) ・・・(1)       Vabyfc (k) = Vabyfs (k) + Vafsfb (k) (1)

次いで、第1装置は、下記(2)式に従い、上記フィードバック制御用出力値Vabyfc(k)をテーブルMapabyfs(図3を参照。)に適用することにより、現時点におけるフィードバック制御用空燃比abyfsc(k)を決定する。   Next, the first device applies the feedback control output value Vabyfc (k) to the table Mapabyfs (see FIG. 3) according to the following equation (2), so that the current air-fuel ratio for feedback control abyfsc (k ).

abyfsc(k)=Mapabyfs(Vabyfc(k)) ・・・(2)       abyfsc (k) = Mapabyfs (Vabyfc (k)) (2)

次いで、第1装置は、下記(3)式に従い、現時点にて気筒内に吸入される空気の量である筒内吸入空気量Mc(k)を現時点における上流側目標空燃比abyfr(k)によって除算することにより、現時点における基本燃料噴射量Fbase(k)を算出する。例えば、上流側目標空燃比abyfr(k)として、理論空燃比stoichが採用される。   Next, according to the following expression (3), the first device calculates the cylinder intake air amount Mc (k), which is the amount of air sucked into the cylinder at the current time, by the current upstream target air-fuel ratio abyfr (k). By dividing, the current basic fuel injection amount Fbase (k) is calculated. For example, the stoichiometric air-fuel ratio stoich is adopted as the upstream target air-fuel ratio abyfr (k).

Fbase(k)=Mc(k)/abyfr(k) ・・・(3)       Fbase (k) = Mc (k) / abyfr (k) (3)

上記筒内吸入空気量Mcは、各気筒において吸気行程が行われる毎に、その時点の吸入空気量Gaと機関回転速度NEとに基づいて算出される。例えば、筒内吸入空気量Mcは、吸入空気量Gaに対して一次遅れ処理を施した値を機関回転速度NEによって除算することにより、算出される。この筒内吸入空気量Mcは、吸気行程が行われる各時点(時刻k−N、・・・、時刻k−1、時刻k、時刻k+1、・・・)と関連付けられたデータとして、RAM83内に格納される。なお、筒内吸入空気量Mcは、公知の吸入空気量モデル(吸気通路における空気の挙動に基づいて構築されたモデル)によって算出されてもよい。   The in-cylinder intake air amount Mc is calculated based on the intake air amount Ga and the engine rotational speed NE at that time each time an intake stroke is performed in each cylinder. For example, the in-cylinder intake air amount Mc is calculated by dividing a value obtained by subjecting the intake air amount Ga to the first-order lag processing by the engine speed NE. This in-cylinder intake air amount Mc is stored in the RAM 83 as data associated with each time point (time k−N,..., Time k−1, time k, time k + 1,...) When the intake stroke is performed. Stored in The in-cylinder intake air amount Mc may be calculated by a known intake air amount model (a model constructed based on the behavior of air in the intake passage).

次いで、第1装置は、下記(4)式に従い、上記基本燃料噴射量Fbase(k)を後述するメインフィードバック量DFaf(k)によって補正する(基本燃料噴射量Fbaseにメインフィードバック量DFaf(k)を加える)ことにより、最終燃料噴射量Fi(k)を算出する。そして、第1装置は、最終燃料噴射量Fi(k)だけの燃料を吸気行程が行われる気筒のインジェクタ34から噴射させる。   Next, the first device corrects the basic fuel injection amount Fbase (k) by a main feedback amount DFaf (k) described later according to the following equation (4) (the main feedback amount DFaf (k) is added to the basic fuel injection amount Fbase). The final fuel injection amount Fi (k) is calculated. Then, the first device injects fuel of the final fuel injection amount Fi (k) from the injector 34 of the cylinder in which the intake stroke is performed.

Fi(k)=Fbase(k)+DFaf(k) ・・・(4)       Fi (k) = Fbase (k) + DFaf (k) (4)

このように、メインフィードバック量DFafは、触媒導入ガスの空燃比(換言すると、混合気の空燃比)を目標空燃比に一致させるように定められる量である。すなわち、メインフィードバック量は、上述した「空燃比関連変更量DFaf」に相当する。   Thus, the main feedback amount DFaf is an amount determined so that the air-fuel ratio of the catalyst introduction gas (in other words, the air-fuel ratio of the air-fuel mixture) matches the target air-fuel ratio. That is, the main feedback amount corresponds to the “air-fuel ratio related change amount DFaf” described above.

上記(4)式におけるメインフィードバック量DFaf(k)は、以下のように算出される。まず、第1装置は、下記(5)式に従い、現時点よりもNサイクル前の時点(時刻k−N)における筒内吸入空気量Mc(k−N)を上記フィードバック制御用空燃比(補正検出空燃比)abyfsc(k)によって除算することにより、現時点よりもNサイクル前の時点において燃焼室25に供給された燃料の量である「筒内燃料供給量Fc(k−N)」を算出する。   The main feedback amount DFaf (k) in the above equation (4) is calculated as follows. First, according to the following equation (5), the first device calculates the in-cylinder intake air amount Mc (k−N) at the time (time k−N) before the N cycle from the current time by using the feedback control air-fuel ratio (correction detection). By dividing by (air-fuel ratio) abyfsc (k), the “cylinder fuel supply amount Fc (k−N)”, which is the amount of fuel supplied to the combustion chamber 25 at a time N cycles before the current time, is calculated. .

Fc(k−N)=Mc(k−N)/abyfsc(k) ・・・(5)       Fc (k−N) = Mc (k−N) / abyfsc (k) (5)

なお、上記(5)式においては、現時点からNサイクル前の筒内吸入空気量Mc(k−N)を現時点におけるフィードバック制御用空燃比abyfsc(k)で除算することにより、現時点からNサイクル前の筒内燃料供給量Fc(k−N)を算出している。これは、燃焼室25内で燃焼された混合気が上流側空燃比センサ76に到達するまでにNサイクルに相当する時間を要するからである。   In the above equation (5), the in-cylinder intake air amount Mc (k−N) N cycles before the present time is divided by the current feedback control air-fuel ratio abyfsc (k), so that N cycles before the current time. The in-cylinder fuel supply amount Fc (k−N) is calculated. This is because it takes time corresponding to N cycles until the air-fuel mixture combusted in the combustion chamber 25 reaches the upstream air-fuel ratio sensor 76.

次いで、第1装置は、下記(6)式に従い、現時点からNサイクル前の筒内吸入空気量Mc(k−N)を現時点からNサイクル前の上流側目標空燃比abyfr(k−N)で除算することにより、現時点からNサイクル前の「目標筒内燃料供給量Fcr(k−N)」を算出する。   Next, according to the following equation (6), the first device calculates the cylinder intake air amount Mc (k−N) N cycles before the current time at the upstream target air-fuel ratio abyfr (k−N) N cycles before the current time. By dividing, “target in-cylinder fuel supply amount Fcr (k−N)” N cycles before the present time is calculated.

Fcr(k−N)=Mc(k−N)/abyfr(k−N) ・・・(6)       Fcr (k−N) = Mc (k−N) / abyfr (k−N) (6)

次いで、第1装置は、下記(7)式に従い、目標筒内燃料供給量Fcr(k−N)から筒内燃料供給量Fc(k−N)を減算することにより、「筒内燃料供給量偏差DFc(k)」を算出する。   Next, the first device subtracts the in-cylinder fuel supply amount Fc (k−N) from the target in-cylinder fuel supply amount Fcr (k−N) according to the following equation (7). Deviation DFc (k) "is calculated.

DFc(k)=Fcr(k−N)−Fc(k−N) ・・・(7)       DFc (k) = Fcr (k−N) −Fc (k−N) (7)

次いで、第1装置は、下記(8)式に従い、メインフィードバック量DFaf(k)を算出する。下記(8)式において、Gpはあらかじめ設定された比例ゲインを、Giはあらかじめ設定された積分ゲインを、Kは所定の係数を、SDFcは筒内燃料供給量偏差DFcの積分値を、表す。   Next, the first device calculates the main feedback amount DFaf (k) according to the following equation (8). In the following equation (8), Gp represents a preset proportional gain, Gi represents a preset integral gain, K represents a predetermined coefficient, and SDFc represents an integral value of the in-cylinder fuel supply amount deviation DFc.

DFaf(k)=(Gp・DFc(k)+Gi・SDFc(k))・K ・・・(8)       DFaf (k) = (Gp · DFc (k) + Gi · SDFc (k)) · K (8)

上記(7)式および上記(8)式に示すように、第1装置は、フィードバック制御用空燃比abyfscと上流側目標空燃比abyfrとに基づく比例積分制御によってメインフィードバック量DFaf(k)を算出する。そして、上記(4)式に示すように、このように算出されるメインフィードバック量DFaf(k)が基本燃料噴射量Fbaseに加算されことにより、最終燃料噴射量Fi(k)が算出される。
以上が、第1装置が行うメインフィードバック制御である。
As shown in the equations (7) and (8), the first device calculates the main feedback amount DFaf (k) by proportional-integral control based on the feedback control air-fuel ratio abyfsc and the upstream target air-fuel ratio abyfr. To do. Then, as shown in the above equation (4), the final fuel injection amount Fi (k) is calculated by adding the main feedback amount DFaf (k) thus calculated to the basic fuel injection amount Fbase.
The above is the main feedback control performed by the first device.

2.サブフィードバック制御
次いで、サブフィードバック制御が説明される。
第1装置は、下記(9)式に従い、現時点における下流側目標出力値Voxsref(k)から現時点における下流側空燃比センサ77の出力値Voxs(k)を減算することにより、現時点における出力偏差量DVoxs(k)を算出する。例えば、下流側目標出力値Voxsrefとして、理論空燃比stoichが採用される。
2. Sub-feedback control Next, sub-feedback control will be described.
The first device subtracts the current output value Voxs (k) of the downstream air-fuel ratio sensor 77 from the current downstream target output value Voxsref (k) according to the following equation (9), thereby obtaining the current output deviation amount. Calculate DVoxs (k). For example, the stoichiometric air-fuel ratio stoich is adopted as the downstream target output value Voxsref.

DVoxs(k)=Voxsref(k)−Voxs(k) ・・・(9)       DVoxs (k) = Voxsref (k) −Voxs (k) (9)

次いで、第1装置は、下記(10)式に従い、現時点におけるサブフィードバック量Vafsfb(k)を算出する。下記(10)式において、Kpはあらかじめ設定された比例ゲイン(比例定数)を、Kiはあらかじめ設定された積分ゲイン(積分定数)を、SDVoxsは出力偏差量DVoxsの積分値を、表す。   Next, the first device calculates the sub feedback amount Vafsfb (k) at the current time according to the following equation (10). In the following equation (10), Kp represents a preset proportional gain (proportional constant), Ki represents a preset integral gain (integral constant), and SDVoxs represents an integral value of the output deviation amount DVoxs.

Vafsfb(k)=Kp・DVoxs(k)+Ki・SDVoxs(k) ・・・(10)       Vafsfb (k) = Kp · DVoxs (k) + Ki · SDVoxs (k) (10)

上記(9)式および上記(10)式に示すように、第1装置は、下流側空燃比センサ77の出力値Voxsと下流側目標出力値Voxsrefとに基づく比例積分制御によってサブフィードバック量Vafsfbを算出する。上記(1)式に示すように、このように算出されるサブフィードバック量Vafsfb(k)が上流側空燃比センサ76の出力値Vabyfs(k)に加算されることにより、フィードバック制御用出力値Vabyfc(k)が算出される。
以上が、第1装置が行うサブフィードバック制御である。
As shown in the above equations (9) and (10), the first device calculates the sub feedback amount Vafsfb by proportional-integral control based on the output value Voxs of the downstream air-fuel ratio sensor 77 and the downstream target output value Voxsref. calculate. As shown in the above equation (1), the sub-feedback amount Vafsfb (k) calculated in this way is added to the output value Vabyfs (k) of the upstream air-fuel ratio sensor 76, whereby the feedback control output value Vabyfc (K) is calculated.
The above is the sub feedback control performed by the first device.

3.空燃比制御の総括
このように、第1装置は、上流側空燃比センサ76の出力値Vabyfsにサブフィードバック量Vafsfbを加算することによって出力値Vabyfsを補正し、この補正によって得られたフィードバック制御用出力値Vabyfc(=Vabyfs+Vafsfb)に基づいてフィードバック制御用空燃比abyfscを算出する。そして、第1装置は、算出されたフィードバック制御用空燃比abyfscと、上流側目標空燃比abyfrと、が一致するように、燃料噴射量Fiを算出する。これにより、機関10に供給される混合気の空燃比が所定の目標空燃比(例えば、理論空燃比stoich)に一致される。
以上が、第1装置が行う空燃比制御である。
3. Summary of Air-Fuel Ratio Control As described above, the first device corrects the output value Vabyfs by adding the sub-feedback amount Vafsfb to the output value Vabyfs of the upstream air-fuel ratio sensor 76, and for feedback control obtained by this correction The feedback control air-fuel ratio abyfsc is calculated based on the output value Vabyfc (= Vabyfs + Vafsfb). Then, the first device calculates the fuel injection amount Fi so that the calculated feedback control air-fuel ratio abyfsc matches the upstream target air-fuel ratio abyfr. As a result, the air-fuel ratio of the air-fuel mixture supplied to the engine 10 is matched with a predetermined target air-fuel ratio (for example, the stoichiometric air-fuel ratio stoich).
The above is the air-fuel ratio control performed by the first device.

<排ガス温度制御>
次いで、排ガス温度制御の考え方が説明される。
<Exhaust gas temperature control>
Next, the concept of exhaust gas temperature control will be described.

第1装置における排ガス温度制御は、現時点の機関10の運転状態に基づいて算出される「将来の時点において触媒53の温度が到達すると推定される温度(収束温度)Tf」と、その収束温度Tfに基づいて算出される「現在の時点における触媒53の推定温度(現在温度)Tp」と、に関連する。   The exhaust gas temperature control in the first device is performed based on the “temperature (convergence temperature) Tf estimated that the temperature of the catalyst 53 will reach at a future time point” calculated based on the current operating state of the engine 10 and the convergence temperature Tf. And “estimated temperature (current temperature) Tp of the catalyst 53 at the current time point” calculated based on the above.

具体的に述べると、第1装置は、「機関回転速度NEと、負荷率KLと、触媒53の収束温度Tfと、の関係」をあらかじめ定めた収束温度テーブルMapTf(NE(k),KL(k))」に現時点における機関回転速度NE(k)および負荷率KL(k)を適用することにより、現時点(時刻k)における収束温度Tf(k)を算出する。   More specifically, the first device has a convergence temperature table MapTf (NE (k), KL () that predetermines the “relationship between the engine rotational speed NE, the load factor KL, and the convergence temperature Tf of the catalyst 53”. k)) ”is applied to the current engine speed NE (k) and the load factor KL (k) to calculate the convergence temperature Tf (k) at the current time (time k).

収束温度テーブルMapTf(NE(k),KL(k))は、あらかじめ行われた実験の結果などに基づいて定められ得る。なお、負荷率KLは、周知のように、機関10の負荷状態を表す値であって、燃焼室25に導入され得るガスの最大量(例えば、機関10の総排気量を燃焼室の数で除算した量)に対する燃焼室25に実際に導入されるガスの量(実際量)の割合を表す値である。例えば、負荷率を百分率にて表すと、実際量が最大量に一致する場合における負荷率は100%であり、実際量がゼロである場合における負荷率はゼロ%である。   The convergence temperature table MapTf (NE (k), KL (k)) can be determined based on the results of experiments performed in advance. As is well known, the load factor KL is a value representing the load state of the engine 10, and is the maximum amount of gas that can be introduced into the combustion chamber 25 (for example, the total displacement of the engine 10 is the number of combustion chambers). It is a value representing the ratio of the amount of gas (actual amount) actually introduced into the combustion chamber 25 to the divided amount). For example, when the load factor is expressed as a percentage, the load factor when the actual amount matches the maximum amount is 100%, and the load factor when the actual amount is zero is zero%.

さらに、第1装置は、下記(11)式に従い、現在温度Tp(k)を算出する。下記(11)式において、Tp(k)は現時点における現在温度、Tp(k−1)は現時点よりも1サイクル前の時点(時刻k−1)における現在温度、Pは所定の係数、を表す。   Further, the first device calculates the current temperature Tp (k) according to the following equation (11). In the following equation (11), Tp (k) represents the current temperature at the present time, Tp (k−1) represents the current temperature at a time one cycle before the current time (time k−1), and P represents a predetermined coefficient. .

Tp(k)=Tp(k−1)+{Tf−Tp(k−1)}/P ・・・(11)       Tp (k) = Tp (k−1) + {Tf−Tp (k−1)} / P (11)

上記(11)式から理解されるように、現在温度Tpは、時間が経過するにつれて収束温度Tfに徐々に近づくように定められる。さらに、同様に理解されるように、現在温度Tpは、係数Pが小さいほど、より短い時間にて収束温度Tfに近づく。   As understood from the above equation (11), the current temperature Tp is determined so as to gradually approach the convergence temperature Tf as time elapses. Further, as understood in the same manner, the current temperature Tp approaches the convergence temperature Tf in a shorter time as the coefficient P is smaller.

第1装置は、上述したように算出される収束温度Tf(k)および現在温度Tp(k)の「双方」が所定の閾値温度Tcatth以上である場合、排ガス温度制御を行う。   The first device performs exhaust gas temperature control when “both” of the convergence temperature Tf (k) and the current temperature Tp (k) calculated as described above are equal to or higher than a predetermined threshold temperature Tcatth.

具体的に述べると、第1装置は、「機関回転速度NEと、吸入空気量Gaと、排ガス温度関連変更量DFexと、の関係」をあらかじめ定めた排ガス温度関連変更量テーブルMapDFex(NE,Ga)に現時点における機関回転速度NE(k)および吸入空気量Ga(k)を適用することにより、現時点における排ガス温度関連変更量DFex(k)を算出する。この排ガス温度関連変更量DFexは、排ガスの温度を適切に低下し得る適値として定められる。   More specifically, the first device is configured to determine the relationship between the engine rotational speed NE, the intake air amount Ga, and the exhaust gas temperature related change amount DFex in advance, the exhaust gas temperature related change amount table MapDFex (NE, Ga ) Is used to calculate the exhaust gas temperature related change amount DFex (k) at the present time by applying the engine speed NE (k) and the intake air amount Ga (k) at the current time. The exhaust gas temperature related variation amount DFex is determined as an appropriate value that can appropriately reduce the temperature of the exhaust gas.

そして、第1装置は、下記(12)式に従い、上記(3)式に示す基本燃料噴射量Fbase(k)を排ガス温度関連変更量DFex(k)によって補正する(基本燃料噴射量Fbase(k)に排ガス温度関連変更量DFex(k)を加える)ことにより、最終燃料噴射量Fi(k)を算出する。   Then, the first device corrects the basic fuel injection amount Fbase (k) shown in the above equation (3) by the exhaust gas temperature related change amount DFex (k) according to the following equation (12) (basic fuel injection amount Fbase (k ) Is added to the exhaust gas temperature related variation amount DFex (k)) to calculate the final fuel injection amount Fi (k).

Fi(k)=Fbase(k)+DFex(k) ・・・(12)       Fi (k) = Fbase (k) + DFex (k) (12)

このように、第1装置は、触媒53の収束温度Tfおよび現在温度Tpが所定の条件を満たす場合、基本燃料噴射量Fbaseを排ガス温度関連変更量DFexだけ増大するように補正する。これにより、燃料冷却効果により、排ガスの温度が機関10の運転状態に応じて適切に低下される。
以上が、第1装置が行う排ガス温度制御である。
Thus, when the convergence temperature Tf and the current temperature Tp of the catalyst 53 satisfy the predetermined conditions, the first device corrects the basic fuel injection amount Fbase so as to increase by the exhaust gas temperature related change amount DFex. Thereby, the temperature of exhaust gas is appropriately reduced according to the operating state of the engine 10 due to the fuel cooling effect.
The above is the exhaust gas temperature control performed by the first device.

以上にて説明された空燃比制御および排ガス温度制御(特に、(4)式および(12)式)から理解されるように、排ガス温度制御および空燃比制御の「双方」が同時に行われる場合、第1装置は、下記(13)式に従い、基本燃料噴射量Fbase(k)を空燃比関連変更量DFaf(k)および排ガス温度関連変更量DFexによって補正する(基本燃料噴射量Fbaseに空燃比関連変更量DFafおよび排ガス温度関連変更量DFexを加える)ことにより、最終燃料噴射量Fi(k)を算出する。   As understood from the air-fuel ratio control and exhaust gas temperature control described above (particularly, the equations (4) and (12)), when both of the exhaust gas temperature control and the air-fuel ratio control are performed simultaneously, The first device corrects the basic fuel injection amount Fbase (k) by the air / fuel ratio related change amount DFaf (k) and the exhaust gas temperature related change amount DFex according to the following equation (13) (the basic fuel injection amount Fbase is related to the air / fuel ratio): The final fuel injection amount Fi (k) is calculated by adding the change amount DFaf and the exhaust gas temperature related change amount DFex).

Fi(k)=Fbase(k)+DFaf(k)+DFex(k) ・・・(13)       Fi (k) = Fbase (k) + DFaf (k) + DFex (k) (13)

<第1の制御方法による制御の例>
第1装置は、上述した空燃比制御および排ガス温度制御を、上記「第1の制御方法」に従って行う。以下、空燃比制御および排ガス温度制御(の双方または一方)が行われる態様の一例が、図6および図7を参照しながら説明される。図6は第1装置が第1の制御方法に従った制御を「行わない」場合の例(参考例)を示すタイムチャートであり、図7は第1装置が第1の制御方法に従った制御を「行う」場合の例を示すタイムチャートである。図6および図7においては、理解が容易になるように、実際の各値の波形が模式化された波形が示されている。なお、図6および図7は、空燃比制御が行われているときの空燃比関連変更量DFafが正の値であることを前提としたタイムチャートである。
<Example of control by first control method>
The first device performs the above-described air-fuel ratio control and exhaust gas temperature control in accordance with the “first control method”. Hereinafter, an example in which air-fuel ratio control and exhaust gas temperature control (both or one) are performed will be described with reference to FIGS. 6 and 7. FIG. 6 is a time chart showing an example (reference example) when the first device “does not perform” control according to the first control method, and FIG. 7 shows the first device according to the first control method. It is a time chart which shows the example in the case of carrying out control. 6 and 7 show waveforms in which the actual waveform of each value is schematically shown for easy understanding. 6 and 7 are time charts on the premise that the air-fuel ratio related variation amount DFaf is a positive value when the air-fuel ratio control is being performed.

1.第1の制御方法に従った制御が行われない場合(参考例)
図6に示すタイムチャートの時刻taにおいて、空燃比制御および排ガス温度制御のうちの「空燃比制御のみ」が行われている。
1. When control according to the first control method is not performed (reference example)
At time ta in the time chart shown in FIG. 6, “only air-fuel ratio control” of air-fuel ratio control and exhaust gas temperature control is performed.

時刻taにおいて、吸入空気量Gaは値Ga1である。一方、触媒53の温度Tcatについて、吸入空気量Gaに関連するパラメータである機関回転速度NEおよび負荷率KLが上記収束温度テーブルMapTf(NE,KL)に適用されることにより、時刻taにおける触媒53の収束温度Tf(図中の実線)が算出される。時刻taにおいて、収束温度Tfは値Tf1である。この値Tf1は、閾値温度Tcatthよりも低い。さらに、この収束温度Tfが上記(11)式に適用されることにより、触媒53の現在温度Tp(図中の破線)が算出される。時刻taにおいて、現在温度Tpは、閾値温度Tcatthよりも低い。   At time ta, the intake air amount Ga is the value Ga1. On the other hand, regarding the temperature Tcat of the catalyst 53, the engine speed NE and the load factor KL, which are parameters related to the intake air amount Ga, are applied to the convergence temperature table MapTf (NE, KL), so that the catalyst 53 at the time ta. The convergence temperature Tf (solid line in the figure) is calculated. At time ta, the convergence temperature Tf is the value Tf1. This value Tf1 is lower than the threshold temperature Tcatth. Further, the convergence temperature Tf is applied to the above equation (11), whereby the current temperature Tp of the catalyst 53 (broken line in the figure) is calculated. At time ta, the current temperature Tp is lower than the threshold temperature Tcatth.

時刻taにおいて、上述した空燃比制御に従って定められる空燃比関連変更量DFafは、値aである。一方、時刻taにおいて排ガス温度制御は行われていないので、排ガス温度関連変更量DFexはゼロである。よって、時刻taにおいて、空燃比関連変更量DFafと排ガス温度関連変更量DFexとの合計DFaf+DFexは、値aである。   At time ta, the air-fuel ratio related variation amount DFaf determined according to the air-fuel ratio control described above is the value a. On the other hand, since the exhaust gas temperature control is not performed at time ta, the exhaust gas temperature related variation amount DFex is zero. Therefore, at time ta, the sum DFaf + DFex of the air-fuel ratio related variation amount DFaf and the exhaust gas temperature related variation amount DFex is the value a.

時刻taにおいて、混合気の目標空燃比A/Ftgt(上流側目標空燃比abyfrと同義)は、理論空燃比stoichに設定されている。本例において、時刻taにおける実空燃比A/Fは、目標空燃比である理論空燃比stoichに一致している。なお、上述した空燃比関連変更量DFafの値aは、実際の空燃比(実空燃比)A/Fがこの目標空燃比(理論空燃比stoich)に一致するように定められている。   At time ta, the target air-fuel ratio A / Ftgt (synonymous with upstream target air-fuel ratio abyfr) of the air-fuel mixture is set to the stoichiometric air-fuel ratio stoich. In this example, the actual air-fuel ratio A / F at time ta coincides with the theoretical air-fuel ratio stoich that is the target air-fuel ratio. Note that the value a of the air-fuel ratio related variation amount DFaf described above is determined so that the actual air-fuel ratio (actual air-fuel ratio) A / F matches this target air-fuel ratio (theoretical air-fuel ratio stoich).

上述したように、触媒53は、排ガスの空燃比(混合気の空燃比と同義)が理論空燃比である場合、排ガスを効率良く浄化することができる。なかでも、排ガスに含まれる窒素酸化物(NOx)に着目すると、時刻taにおける混合気の空燃比は理論空燃比stoichであるので、機関10から排出されるガスに含まれる窒素酸化物(NOx)の量は、ゼロの近傍の値である。以下、機関10から排出されるガスに含まれる窒素酸化物の量は、「NOx排出量」とも称呼される。   As described above, the catalyst 53 can efficiently purify the exhaust gas when the air-fuel ratio of the exhaust gas (synonymous with the air-fuel ratio of the air-fuel mixture) is the stoichiometric air-fuel ratio. In particular, paying attention to nitrogen oxides (NOx) contained in the exhaust gas, since the air-fuel ratio of the air-fuel mixture at the time ta is the stoichiometric air-fuel ratio stoich, the nitrogen oxides (NOx) contained in the gas discharged from the engine 10 Is a value near zero. Hereinafter, the amount of nitrogen oxides contained in the gas discharged from the engine 10 is also referred to as “NOx emission amount”.

その後、時刻tbにおいて、吸入空気量Gaが値Ga1から値Ga2に増大する。このとき、吸入空気量Gaに関連する収束温度Tfも、値Tf1から値Tf2に増大する。値Tf2は、閾値温度Tcatthよりも高い。一方、現在温度Tpは、上記(11)式に従って収束温度Tf2に徐々に近づくように上昇するので(すなわち、急激に変化しないので)、時刻tbにおいては値Tf1の近傍の値である。   Thereafter, at time tb, the intake air amount Ga increases from the value Ga1 to the value Ga2. At this time, the convergence temperature Tf related to the intake air amount Ga also increases from the value Tf1 to the value Tf2. The value Tf2 is higher than the threshold temperature Tcatth. On the other hand, the current temperature Tp rises so as to gradually approach the convergence temperature Tf2 according to the above equation (11) (that is, it does not change abruptly), so it is a value near the value Tf1 at time tb.

時刻tbにおいては、上記同様、空燃比関連変更量DFafは値aであり、排ガス温度関連変更量DFexはゼロである。なお、実際には、時刻tbにおいて吸入空気量Gaが変更されているので、混合気の空燃比を理論空燃比stoichに保つために空燃比関連変更量DFafが増大する可能性がある。しかし、本例においては、理解が容易になるように、時刻tbの前後において空燃比関連変更量DFafの大きさは実質的に変化しないと仮定される。   At time tb, as described above, the air-fuel ratio related variation amount DFaf is the value a, and the exhaust gas temperature related variation amount DFex is zero. Actually, since the intake air amount Ga is changed at time tb, the air-fuel ratio related change amount DFaf may increase in order to keep the air-fuel ratio of the air-fuel mixture at the stoichiometric air-fuel ratio stoich. However, in this example, it is assumed that the magnitude of the air-fuel ratio related variation amount DFaf does not substantially change before and after the time tb for easy understanding.

その後、現在温度Tpは、時間が経過するにつれて増大し、時刻tcにおいて閾値温度Tcatth以上となる。すなわち、時刻tcにおいて、収束温度Tfおよび現在温度Tpの「双方」が閾値温度Tcatth以上となる。このとき、本例においては、空燃比制御が「中止」されるとともに、排ガス温度制御が「開始」される。   Thereafter, the current temperature Tp increases as time passes, and becomes equal to or higher than the threshold temperature Tcatth at time tc. That is, at time tc, “both” of the convergence temperature Tf and the current temperature Tp are equal to or higher than the threshold temperature Tcatth. At this time, in this example, the air-fuel ratio control is “stopped” and the exhaust gas temperature control is “started”.

その結果、時刻tcにおいて、空燃比関連変更量DFafは値aからゼロに減少し、排ガス温度関連変更量DFexはゼロから値bに増大する。よって、時刻tcにおいて、合計DFaf+DFexは、値aから値bへと変化する。   As a result, at time tc, the air-fuel ratio related variation amount DFaf decreases from the value a to zero, and the exhaust gas temperature related variation amount DFex increases from zero to the value b. Therefore, the total DFaf + DFex changes from the value a to the value b at time tc.

本例において、値bは値aよりも小さいと仮定する。本仮定に従えば、時刻tcにおける合計DFaf+DFex(値b)は、時刻tc以前の時点(例えば、時刻ta、時刻tbまたは時刻tc)における合計DFaf+DFex(値a)よりも小さいことになる。そのため、時刻tcにおいて、実空燃比A/Fは、理論空燃比stoichよりも大きい値(リーン側の値)に変化する。なお、時刻tcにおいて、空燃比制御は中止されているので、目標空燃比A/Ftgtは設定されない(図中の破線を参照。)。   In this example, it is assumed that the value b is smaller than the value a. According to this assumption, the total DFaf + DFex (value b) at time tc is smaller than the total DFaf + DFex (value a) at a time point before time tc (for example, time ta, time tb, or time tc). Become. Therefore, at the time tc, the actual air-fuel ratio A / F changes to a value (lean side value) larger than the stoichiometric air-fuel ratio stoich. Note that since the air-fuel ratio control is stopped at time tc, the target air-fuel ratio A / Ftgt is not set (see the broken line in the figure).

その結果、時刻tcにおいて、排ガスの空燃比も、理論空燃比stoichよりもリーン側の空燃比になる。そのため、燃料冷却効果が適切に得られず、排ガスの温度が適切に低下されない。さらに、上述したように、排ガスの空燃比が理論空燃比stoichからリーン側に向けて離れた場合、窒素酸化物(NOx)の浄化効率が著しく低下する。そのため、時刻tcにおいて、NOx排出量が増大する。その後、吸入空気量Gaが値Ga2である期間中(例えば、時刻tdにおいて)、NOx排出量が増大される状態が継続する。   As a result, at the time tc, the air-fuel ratio of the exhaust gas also becomes a leaner air-fuel ratio than the stoichiometric air-fuel ratio stoich. Therefore, the fuel cooling effect cannot be obtained properly, and the temperature of the exhaust gas is not lowered appropriately. Furthermore, as described above, when the air-fuel ratio of the exhaust gas moves away from the stoichiometric air-fuel ratio stoich toward the lean side, the nitrogen oxide (NOx) purification efficiency is significantly reduced. Therefore, the NOx emission amount increases at time tc. Thereafter, during a period in which the intake air amount Ga is the value Ga2 (for example, at time td), the state in which the NOx emission amount is increased continues.

その後、時刻teにおいて、吸入空気量Gaが値Ga2から値Ga1に低下する。このとき、収束温度Tfが値Tf2から値Tf1に低下し、現在温度Tpが収束温度Tf1に徐々に近づくように低下する。   Thereafter, at time te, the intake air amount Ga decreases from the value Ga2 to the value Ga1. At this time, the convergence temperature Tf decreases from the value Tf2 to the value Tf1, and the current temperature Tp decreases so as to gradually approach the convergence temperature Tf1.

そして、現在温度Tpは、時刻tfにおいて閾値温度Tcatthよりも小さくなる。すなわち、時刻tfにおいて、収束温度Tfおよび現在温度Tpの双方が閾値温度Tcatthよりも小さくなる。このとき、排ガス温度制御が「終了」されるとともに、空燃比制御(目標空燃比A/Ftgtは理論空燃比stoich)が「再開」される。   The current temperature Tp is lower than the threshold temperature Tcatth at time tf. That is, at the time tf, both the convergence temperature Tf and the current temperature Tp become lower than the threshold temperature Tcatth. At this time, the exhaust gas temperature control is “finished” and the air-fuel ratio control (the target air-fuel ratio A / Ftgt is the stoichiometric air-fuel ratio stoich) is “restarted”.

その結果、時刻tfにおいて、空燃比関連変更量DFafはゼロから値aに増大し、排ガス温度関連変更量DFexは値bからゼロに減少する。よって、時刻tfにおいて、合計DFaf+DFexは、値bから値aへと変化する。これにより、実空燃比A/Fが理論空燃比stoichに一致され、NOx排出量がゼロ近傍の値にまで減少する。   As a result, at time tf, the air-fuel ratio related variation amount DFaf increases from zero to the value a, and the exhaust gas temperature related variation amount DFex decreases from the value b to zero. Therefore, at time tf, the total DFaf + DFex changes from the value b to the value a. As a result, the actual air-fuel ratio A / F matches the stoichiometric air-fuel ratio stoich, and the NOx emission amount decreases to a value near zero.

このように、第1の制御方法に従った制御が行われない場合、排ガス温度制御が行われる期間中、排ガスの温度が適切に低下されない場合がある。さらに、その期間中、NOx排出量が増大する場合がある。   Thus, when the control according to the first control method is not performed, the temperature of the exhaust gas may not be appropriately reduced during the period when the exhaust gas temperature control is performed. Furthermore, the NOx emission amount may increase during the period.

2.第1の制御方法に従った制御が行われる場合
図7に示すタイムチャートにおける時刻taにおいて、上記同様、空燃比制御および排ガス温度制御のうちの「空燃比制御のみ」が行われている。
2. When Control According to the First Control Method is Performed At time ta in the time chart shown in FIG. 7, “air-fuel ratio control only” of air-fuel ratio control and exhaust gas temperature control is performed as described above.

時刻taにおいて、上記同様、吸入空気量Gaは値Ga1であり、収束温度Tfおよび現在温度Tpはいずれも閾値温度Tcatthよりも低い。さらに、時刻taにおいて、目標空燃比A/Ftgtは理論空燃比stoichに設定されており、空燃比関連変更量DFafは値aである。また、排ガス温度関連変更量DFexはゼロである。よって、合計DFaf+DFexは、値aである。時刻taにおいて、実空燃比A/Fが目標空燃比(理論空燃比stoich)に一致している。その結果、NOx排出量は、ゼロの近傍の値である。   At the time ta, as described above, the intake air amount Ga is the value Ga1, and the convergence temperature Tf and the current temperature Tp are both lower than the threshold temperature Tcatth. Further, at time ta, the target air-fuel ratio A / Ftgt is set to the stoichiometric air-fuel ratio stoich, and the air-fuel ratio related variation amount DFaf is the value a. Further, the exhaust gas temperature related variation amount DFex is zero. Therefore, the total DFaf + DFex is the value a. At time ta, the actual air-fuel ratio A / F matches the target air-fuel ratio (theoretical air-fuel ratio stoich). As a result, the NOx emission amount is a value near zero.

その後、時刻tbにおいて吸入空気量Gaが値Ga1から値Ga2に増大し、時刻tcにおいて収束温度Tfおよび現在温度Tpの双方が閾値温度Tcatth以上となる。   Thereafter, the intake air amount Ga increases from the value Ga1 to the value Ga2 at the time tb, and both the convergence temperature Tf and the current temperature Tp become equal to or higher than the threshold temperature Tcatth at the time tc.

このとき、上述したように、時刻tcにおける合計DFaf+DFex(値b)は、時刻tc以前の時点(例えば、時刻ta、時刻tbまたは時刻tc)における合計DFaf+DFex(値a)よりも小さい。そこで、本例においては、上述した第1の制御方法に従った制御が「行われない」場合とは異なり、空燃比制御が「継続」されるとともに排ガス温度制御が開始される。   At this time, as described above, the total DFaf + DFex (value b) at time tc is smaller than the total DFaf + DFex (value a) at a time point before time tc (for example, time ta, time tb, or time tc). . Therefore, in this example, unlike the case where the control according to the first control method described above is not performed, the air-fuel ratio control is “continued” and the exhaust gas temperature control is started.

その結果、時刻tcにおいて、例えば空燃比関連変更量DFafは値aから値cへと変化し、排ガス温度関連変更量DFexはゼロから値bへと変化する。よって、時刻tcにおいて、合計DFaf+DFexは、値aから値b+cへと変化する。   As a result, at time tc, for example, the air-fuel ratio related change amount DFaf changes from the value a to the value c, and the exhaust gas temperature related change amount DFex changes from zero to the value b. Therefore, at time tc, the total DFaf + DFex changes from the value a to the value b + c.

ここで、空燃比関連変更量DFaf(値c)の大きさは、目標空燃比A/Ftgtに関連して定まる基本燃料噴射量Fbase(上記メインフィードバック量の説明を参照。)などに応じて異なる。そのため、時刻tbの前後において基本燃料噴射量Fbaseが著しく変化しないと仮定すれば(例えば、機関10の運転状態が実質的に変化しない定常状態である場合)、値cの大きさは、値aと実質的に同一であると考えられ得る。本仮定に従えば、時刻tcにおける合計DFaf+DFex(値b+c)は、値aよりも大きいことになる。そのため、時刻tcにおいて、実空燃比A/Fは、理論空燃比stoichよりも小さい値(リッチ側の値)になる。   Here, the magnitude of the air-fuel ratio related variation amount DFaf (value c) varies depending on the basic fuel injection amount Fbase (see the description of the main feedback amount above) determined in relation to the target air-fuel ratio A / Ftgt. . Therefore, if it is assumed that the basic fuel injection amount Fbase does not change significantly before and after time tb (for example, in a steady state where the operating state of the engine 10 does not substantially change), the magnitude of the value c is the value a. Can be considered substantially the same. According to this assumption, the total DFaf + DFex (value b + c) at time tc is larger than value a. Therefore, at time tc, the actual air-fuel ratio A / F becomes a value (rich side value) smaller than the stoichiometric air-fuel ratio stoich.

その結果、時刻tcにおいて、排ガスの空燃比も、理論空燃比stoichよりもリッチ側の空燃比になる。そのため、燃料冷却効果が適切に得られ、排ガスの温度が適切に低下される。さらに、上述したように、排ガスの空燃比が理論空燃比stoichからリッチ側に向けて離れても、NOxの浄化率は許容できない程度にまでは低下しない。そのため、時刻tcにおいて、NOx排出量は実質的にゼロの近傍の値に維持される。   As a result, at time tc, the air-fuel ratio of the exhaust gas also becomes richer than the stoichiometric air-fuel ratio stoich. Therefore, a fuel cooling effect is appropriately obtained, and the temperature of the exhaust gas is appropriately reduced. Furthermore, as described above, even if the air-fuel ratio of the exhaust gas departs from the stoichiometric air-fuel ratio stoich toward the rich side, the NOx purification rate does not decrease to an unacceptable level. Therefore, at the time tc, the NOx emission amount is substantially maintained at a value near zero.

なお、時刻tcにおける目標空燃比A/Ftgtは、時刻tc以前の時点における目標空燃比(理論空燃比stoich)よりも小さい空燃比(リッチ側の空燃比)に適宜設定される。   The target air-fuel ratio A / Ftgt at time tc is appropriately set to an air-fuel ratio (rich air-fuel ratio) that is smaller than the target air-fuel ratio (theoretical air-fuel ratio stoich) before time tc.

その後、上記同様、時刻teにおいて吸入空気量Gaが値Ga2から値Ga1に減少し、時刻tfにおいて収束温度Tfおよび現在温度Tpの双方が閾値温度Tcatthよりも低くなる。このとき、排ガス温度制御が終了されるとともに、空燃比制御(目標空燃比A/Ftgtは理論空燃比stoich)が継続される。   Thereafter, as described above, the intake air amount Ga decreases from the value Ga2 to the value Ga1 at the time te, and both the convergence temperature Tf and the current temperature Tp become lower than the threshold temperature Tcatth at the time tf. At this time, the exhaust gas temperature control is ended, and the air-fuel ratio control (the target air-fuel ratio A / Ftgt is the stoichiometric air-fuel ratio stoich) is continued.

このように、本発明の第1の制御方法に従った制御が行われる場合、排ガス温度制御が行われる期間中であっても、排ガスの温度が適切に低下され得る。さらに、同期間中であっても、NOx排出量が増大することが防がれ得る。
以上が、第1の制御方法による制御の例である。
Thus, when the control according to the first control method of the present invention is performed, the temperature of the exhaust gas can be appropriately reduced even during the period in which the exhaust gas temperature control is performed. Furthermore, it is possible to prevent the NOx emission amount from increasing even during the same period.
The above is an example of control by the first control method.

<実際の作動>
以下、第1装置の実際の作動が説明される。
第1装置において、CPU81は、燃料噴射の制御についての図8、排ガス温度関連変更量の算出についての図9、メインフィードバック量の算出についての図10、および、サブフィードバック量の算出についての図11、に示した各ルーチンを所定のタイミング毎に繰り返し実行する。以下、CPU81が実行する各ルーチンが説明される。
<Actual operation>
Hereinafter, the actual operation of the first device will be described.
In the first device, the CPU 81 performs FIG. 8 regarding the control of fuel injection, FIG. 9 regarding the calculation of the exhaust gas temperature related change amount, FIG. 10 regarding the calculation of the main feedback amount, and FIG. 11 regarding the calculation of the sub feedback amount. The routines shown in (1) and (2) are repeatedly executed at predetermined timings. Hereinafter, each routine executed by the CPU 81 will be described.

まず、CPU81は、任意の気筒のクランク角度が吸気行程前の所定クランク角度(例えば、排気上死点前90度クランク角)θfに一致するタイミング毎に、図8にフローチャートによって示した「第1燃料噴射制御ルーチン」を繰り返し実行する。CPU81は、このルーチンにより、空燃比関連変更量DFafおよび排ガス温度関連変更量DFexを考慮して最終燃料噴射量Fiを決定するとともに、その最終燃料噴射量Fiだけの燃料をインジェクタ34から噴射させる。以下、便宜上、クランク角が上記所定クランク角θfに一致する吸気行程前の気筒は「燃料噴射気筒」とも称呼される。   First, the CPU 81 displays the “first” shown in the flowchart of FIG. 8 at each timing when the crank angle of an arbitrary cylinder coincides with a predetermined crank angle before the intake stroke (for example, 90 ° crank angle before exhaust top dead center) θf. The “fuel injection control routine” is repeatedly executed. With this routine, the CPU 81 determines the final fuel injection amount Fi in consideration of the air-fuel ratio related change amount DFaf and the exhaust gas temperature related change amount DFex, and causes the injector 34 to inject fuel only from the final fuel injection amount Fi. Hereinafter, for convenience, the cylinder before the intake stroke whose crank angle coincides with the predetermined crank angle θf is also referred to as “fuel injection cylinder”.

具体的に述べると、CPU81は、上記タイミングにて図8のステップ800から処理を開始してステップ810に進み、「吸入空気量Gaと、機関回転速度NEと、上流側目標空燃比abyfrと、の関係」をあらかじめ定めた目標空燃比テーブルMapabyfr(Ga,NE)に現時点(時刻k)における吸入空気量Ga(k)および機関回転速度NE(k)を適用することにより、現時点における目標空燃比abyfr(k)を決定する。   Specifically, the CPU 81 starts the process from step 800 of FIG. 8 at the above timing and proceeds to step 810, where “the intake air amount Ga, the engine speed NE, the upstream target air-fuel ratio abyfr, By applying the intake air amount Ga (k) and the engine speed NE (k) at the current time (time k) to the target air / fuel ratio table Mapabyfr (Ga, NE) that predetermines the relationship of Determine abyfr (k).

上流側目標空燃比abyfrは、触媒53が効率良く排ガスを浄化することができる空燃比(理論空燃比stoichの近傍の空燃比)に設定されている。例えば、目標空燃比abyfrとして、理論空燃比stoich、および、理論空燃比stoichよりもわずかにリッチ側の空燃比などが採用される。なお、上述したように、触媒導入ガスの空燃比が理論空燃比stoichであることと、混合気の空燃比が理論空燃比stoichであることと、は実質的に同義である。   The upstream target air-fuel ratio abyfr is set to an air-fuel ratio (an air-fuel ratio in the vicinity of the stoichiometric air-fuel ratio stoich) at which the catalyst 53 can efficiently purify the exhaust gas. For example, as the target air-fuel ratio abyfr, a stoichiometric air-fuel ratio stoich, an air-fuel ratio slightly richer than the stoichiometric air-fuel ratio stoich, or the like is adopted. As described above, the fact that the air-fuel ratio of the catalyst introduction gas is the stoichiometric air-fuel ratio stoich and that the air-fuel ratio of the air-fuel mixture is the stoichiometric air-fuel ratio stoich are substantially synonymous.

次いで、CPU81は、ステップ820に進む。CPU81は、ステップ820にて、排ガス温度関連変更量DFex(k)がゼロであるか否か(すなわち、排ガス温度制御が行われているか否か)を判定する。なお、排ガス温度関連変更量DFexの設定については、後述される(図9のルーチンを参照。)。   Next, the CPU 81 proceeds to step 820. In step 820, the CPU 81 determines whether or not the exhaust gas temperature related change amount DFex (k) is zero (that is, whether or not exhaust gas temperature control is being performed). The setting of the exhaust gas temperature related change amount DFex will be described later (see the routine of FIG. 9).

現時点における排ガス温度関連変更量DFex(k)がゼロである場合(すなわち、排ガス温度制御が行われていない場合)、CPU81は、ステップ820にて「Yes」と判定し、ステップ830に進む。   When the exhaust gas temperature related change amount DFex (k) at the present time is zero (that is, when the exhaust gas temperature control is not performed), the CPU 81 determines “Yes” in step 820 and proceeds to step 830.

次いで、CPU81は、ステップ830〜ステップ850の処理を、この順に実行する。ステップ830〜ステップ850にて実行される処理は、以下の通りである。   Next, the CPU 81 executes the processing of step 830 to step 850 in this order. The processing executed in steps 830 to 850 is as follows.

ステップ830:CPU81は、吸入空気量Ga(k)と機関回転速度NE(k)とに基づき、燃料噴射気筒に吸入される空気の量である筒内吸入空気量Mc(k)を取得する。
ステップ840:CPU81は、上記(3)式に従い、基本燃料噴射量Fbase(k)を算出する。
ステップ850:CPU81は、上記(4)式、(12)式および(13)式に従い、基本燃料噴射量Fbase(k)を空燃比関連変更量DFaf(k)および排ガス温度関連変更量DFex(k)によって補正することにより、最終燃料噴射量Fi(k)を算出する。
Step 830: The CPU 81 acquires an in-cylinder intake air amount Mc (k) that is an amount of air sucked into the fuel injection cylinder based on the intake air amount Ga (k) and the engine speed NE (k).
Step 840: The CPU 81 calculates the basic fuel injection amount Fbase (k) according to the above equation (3).
Step 850: The CPU 81 converts the basic fuel injection amount Fbase (k) into the air-fuel ratio related change amount DFaf (k) and the exhaust gas temperature related change amount DFex (k) according to the above equations (4), (12) and (13). ), The final fuel injection amount Fi (k) is calculated.

ステップ850の処理を実行した後、CPU81は、ステップ860に進み、「燃料噴射量をゼロとするフューエルカット制御を行うための条件(フューエルカット制御条件)」が成立するか否かを判定する。より具体的に述べると、CPU81は、ステップ860にて、下記条件a−1およびa−2の双方が成立したとき、フューエルカット制御条件が成立すると判定する。換言すると、CPU81は、下記条件a−1およびa−2のうちの少なくとも一方が成立しないとき、フューエルカット制御条件が成立しないと判定する。   After executing the processing of step 850, the CPU 81 proceeds to step 860, and determines whether or not “a condition for performing fuel cut control in which the fuel injection amount is zero (fuel cut control condition)” is satisfied. More specifically, the CPU 81 determines in step 860 that the fuel cut control condition is satisfied when both of the following conditions a-1 and a-2 are satisfied. In other words, the CPU 81 determines that the fuel cut control condition is not satisfied when at least one of the following conditions a-1 and a-2 is not satisfied.

(a−1)アクセルペダル開度Accpがゼロである、または、スロットル弁開度TAがゼロである。
(a−2)機関回転速度NEが所定の閾値以上である。
(A-1) The accelerator pedal opening degree Accp is zero, or the throttle valve opening degree TA is zero.
(A-2) The engine speed NE is equal to or higher than a predetermined threshold value.

条件a−1は、機関10に要求されているトルクの大きさが十分に小さいか否かを判断するために設けられている条件である。条件a−2における所定の閾値は、燃料噴射量がゼロであっても機関10の運転が継続されると判断し得る適値に設定される。   The condition a-1 is a condition provided for determining whether or not the magnitude of torque required for the engine 10 is sufficiently small. The predetermined threshold value in the condition a-2 is set to an appropriate value that can be determined that the operation of the engine 10 is continued even if the fuel injection amount is zero.

現時点においてフューエルカット制御条件が「成立しない」場合、CPU81は、ステップ860にて「No」と判定してステップ870に進む。CPU81は、ステップ870にて、最終燃料噴射量Fi(k)の燃料を噴射するよう燃料噴射気筒に設けられているインジェクタ34に指示を与える。その後、CPU81は、ステップ895に進んで本ルーチンを一旦終了する。これにより、上述した各処理によって算出された最終燃料噴射量Fi(k)の燃料が燃料噴射気筒に噴射される。   If the fuel cut control condition is not satisfied at the present time, the CPU 81 makes a “No” determination at step 860 to proceed to step 870. In step 870, the CPU 81 gives an instruction to the injector 34 provided in the fuel injection cylinder so as to inject the fuel of the final fuel injection amount Fi (k). Thereafter, the CPU 81 proceeds to step 895 to end the present routine tentatively. Thereby, the fuel of the final fuel injection amount Fi (k) calculated by the above-described processes is injected into the fuel injection cylinder.

これに対し、現時点においてフューエルカット制御条件が「成立する」場合、CPU81は、ステップ860にて「Yes」と判定してステップ880に進む。CPU81は、ステップ880にて、最終燃料噴射量Fi(k)の値にゼロを格納する。その結果、ステップ880に続くステップ870にて最終燃料噴射量Fi(k)の燃料を噴射する指示がなされても、燃料は噴射されない。これにより、燃料噴射量がゼロであるフューエルカット運転が実行される。   On the other hand, when the fuel cut control condition is “satisfied” at the present time, the CPU 81 determines “Yes” in step 860 and proceeds to step 880. In step 880, the CPU 81 stores zero as the value of the final fuel injection amount Fi (k). As a result, even if an instruction to inject the fuel of the final fuel injection amount Fi (k) is made in step 870 following step 880, no fuel is injected. Thereby, the fuel cut operation in which the fuel injection amount is zero is executed.

次いで、CPU81は、燃料噴射気筒のクランク角度が上記クランク角度θfに一致するタイミング毎に、図9にフローチャートによって示した「第1排ガス温度関連変更量算出ルーチン」を繰り返し実行する。CPU81は、このルーチンにより、触媒53の収束温度Tfおよび現在温度Tpを算出するとともに、排ガス温度関連変更量DFexを算出する。   Next, the CPU 81 repeatedly executes the “first exhaust gas temperature related change amount calculation routine” shown by the flowchart in FIG. 9 at each timing when the crank angle of the fuel injection cylinder coincides with the crank angle θf. By this routine, the CPU 81 calculates the convergence temperature Tf and the current temperature Tp of the catalyst 53, and calculates the exhaust gas temperature related change amount DFex.

具体的に述べると、CPU81は、上記タイミングにて図9のステップ900から処理を開始してステップ910に進み、上述した「収束温度テーブルMapTf(NE,KL)」に現時点における機関回転速度NE(k)および負荷率KL(k)を適用することにより、触媒53の収束温度Tf(k)を算出する。   More specifically, the CPU 81 starts the process from step 900 in FIG. 9 at the above timing and proceeds to step 910. In the “convergence temperature table MapTf (NE, KL)” described above, the current engine speed NE ( The convergence temperature Tf (k) of the catalyst 53 is calculated by applying k) and the load factor KL (k).

次いで、CPU81は、ステップ920に進む。CPU81は、ステップ920にて、上記(11)式に従い、収束温度Tf(k)に基づいて現在温度Tp(k)を算出する。なお、上記(11)式における係数Pは、触媒53の熱容量などを考慮した適値に設定されている。   Next, the CPU 81 proceeds to step 920. In step 920, the CPU 81 calculates the current temperature Tp (k) based on the convergence temperature Tf (k) according to the above equation (11). The coefficient P in the above equation (11) is set to an appropriate value considering the heat capacity of the catalyst 53 and the like.

次いで、CPU81は、ステップ930に進む。CPU81は、ステップ930にて、現時点にて排ガス温度制御を行うか否かを判定する。具体的に述べると、CPU81は、収束温度Tf(k)および現在温度Tp(k)が下記条件b−1およびb−2の双方を満たすか否かを判定する。下記条件b−1およびb−2において、Tcatthは所定の閾値温度を表す。   Next, the CPU 81 proceeds to step 930. In step 930, the CPU 81 determines whether or not to perform exhaust gas temperature control at the present time. Specifically, the CPU 81 determines whether or not the convergence temperature Tf (k) and the current temperature Tp (k) satisfy both of the following conditions b-1 and b-2. In the following conditions b-1 and b-2, Tcatth represents a predetermined threshold temperature.

(b−1)収束温度Tf(k)が閾値温度Tcatth以上である。
(b−2)現在温度Tp(k)が閾値温度Tcatth以上である。
(B-1) The convergence temperature Tf (k) is equal to or higher than the threshold temperature Tcatth.
(B-2) The current temperature Tp (k) is equal to or higher than the threshold temperature Tcatth.

上記条件b−1およびb−2において、閾値温度Tcatthは、触媒53の耐熱性などを考慮して定められる値であって、収束温度Tfおよび現在温度Tpの双方が閾値温度Tcatth以上である場合に触媒53の排ガス浄化性能が劣化する可能性があると判断することができる適値に設定されている。   In the above conditions b-1 and b-2, the threshold temperature Tcatth is a value determined in consideration of the heat resistance of the catalyst 53, and both the convergence temperature Tf and the current temperature Tp are equal to or higher than the threshold temperature Tcatth. Further, the exhaust gas purification performance of the catalyst 53 is set to an appropriate value that can be determined to be deteriorated.

現時点において上記条件b−1およびb−2の少なくとも一方が満たされない場合、CPU91は、ステップ930にて「No」と判定してステップ940に進み、排ガス温度関連変更量DFex(k)にゼロを格納する。その後、CPU81は、ステップ995に進んで本ルーチンを一旦終了する。   If at least one of the above conditions b-1 and b-2 is not satisfied at the present time, the CPU 91 determines “No” in step 930 and proceeds to step 940 to set the exhaust gas temperature related change amount DFex (k) to zero. Store. Thereafter, the CPU 81 proceeds to step 995 to end the present routine tentatively.

このように、上記条件b−1およびb−2の少なくとも一方が成立しない場合、基本燃料噴射量Fbaseを補正するための排ガス温度関連変更量DFexの値はゼロに設定される。すなわち、この場合、排ガスの温度を低下させるための燃料変更量の補正は行われない(図8のステップ850を参照。)。このように、排ガス温度制御が行われない場合、排ガス温度関連変更量DFexの値はゼロに設定される。   As described above, when at least one of the conditions b-1 and b-2 is not satisfied, the value of the exhaust gas temperature related variation amount DFex for correcting the basic fuel injection amount Fbase is set to zero. That is, in this case, the fuel change amount for reducing the temperature of the exhaust gas is not corrected (see step 850 in FIG. 8). Thus, when the exhaust gas temperature control is not performed, the value of the exhaust gas temperature related variation amount DFex is set to zero.

一方、現時点において上記条件b−1およびb−2の双方が満たされる場合、CPU91は、ステップ930にて「Yes」と判定し、ステップ950に進む。CPU81は、ステップ950にて、上述した「排ガス温度関連変更量テーブルMapDFex(NE,Ga)」に現時点における機関回転速度NE(k)および吸入空気量Ga(k)を適用することにより、現時点における排ガス温度関連変更量DFex(k)を算出する。   On the other hand, if both of the above conditions b-1 and b-2 are satisfied at the present time, the CPU 91 determines “Yes” in step 930 and proceeds to step 950. In step 950, the CPU 81 applies the current engine speed NE (k) and the intake air amount Ga (k) to the above-described “exhaust gas temperature related change amount table MapDFex (NE, Ga)”. The exhaust gas temperature related change amount DFex (k) is calculated.

ところで、CPU81は、ステップ930における判定の結果が「No」から「Yes」に変化した時点(例えば、時刻k)を、参照時点krefとしてRAM83に格納する。なお、この参照時点krefは、将来の時点において新たな参照時点krefがRAM83に格納されるとき(将来の時点において、改めてステップ930における判定の結果が「No」から「Yes」に変化するとき)、その新たな参照時点krefによって上書き(更新)される。換言すると、参照時点krefは、新たな参照時点krefによって上書きされるまで、RAM83に保持される。   By the way, the CPU 81 stores the time (for example, time k) when the result of determination in step 930 changes from “No” to “Yes” in the RAM 83 as the reference time kref. This reference time point kref is when a new reference time point kref is stored in the RAM 83 at a future time point (when the determination result at Step 930 changes from “No” to “Yes” again at a future time point). The new reference time point kref is overwritten (updated). In other words, the reference time point kref is held in the RAM 83 until it is overwritten by a new reference time point kref.

その後、CPU81は、ステップ995に進み、本ルーチンを一旦終了する。このように、上記条件b−1およびb−2の双方が成立する場合、排ガス温度関連変更量DFexの値が算出される。そして、この値によって基本燃料噴射量Fbaseが補正される(図8のステップ850を参照。)。   Thereafter, the CPU 81 proceeds to step 995 to end the present routine tentatively. As described above, when both the conditions b-1 and b-2 are satisfied, the value of the exhaust gas temperature related change amount DFex is calculated. Then, the basic fuel injection amount Fbase is corrected by this value (see step 850 in FIG. 8).

さらに、CPU81は、燃料噴射気筒のクランク角度が吸気行程前の所定クランク角度θg(例えば、上記クランク角度θfから所定の大きさだけ進角された角度)に一致するタイミング毎に、図10にフローチャートによって示した「第1空燃比関連変更量(メインフィードバック量)算出ルーチン」を繰り返し実行する。CPU81は、このルーチンにより、空燃比関連変更量DFafを算出する。   Further, the CPU 81 is a flowchart shown in FIG. 10 at each timing when the crank angle of the fuel injection cylinder coincides with a predetermined crank angle θg before the intake stroke (for example, an angle advanced by a predetermined amount from the crank angle θf). The “first air-fuel ratio related change amount (main feedback amount) calculation routine” shown in FIG. The CPU 81 calculates the air-fuel ratio related change amount DFaf by this routine.

なお、上述したように、空燃比関連変更量DFafは、上記(1)〜(13)式のメインフィードバック量に相当する。そこで、以下、便宜上、空燃比関連変更量は「メインフィードバック量」とも称呼される。   As described above, the air-fuel ratio related variation amount DFaf corresponds to the main feedback amount in the above equations (1) to (13). Therefore, hereinafter, for convenience, the air-fuel ratio related change amount is also referred to as “main feedback amount”.

図10のルーチンについて具体的に述べると、CPU81は、上記タイミングにて図10のステップ1000から処理を開始してステップ1005に進み、「触媒上流側空燃比abyfsを上流側目標空燃比abyfrに一致させるフィードバック制御を行い得る条件(メインフィードバック制御条件)」が成立するか否かを判定する。より具体的に述べると、CPU81は、ステップ1005にて、下記条件c−1〜c−5の全てが成立したとき、メインフィードバック制御条件が成立すると判定する。換言すると、CPU81は、下記条件c−1〜c−5のうちの少なくとも1つが成立しないとき、メインフィードバック制御条件が成立しないと判定する。   The routine of FIG. 10 will be specifically described. The CPU 81 starts the process from step 1000 of FIG. 10 at the above timing, and proceeds to step 1005 to “match the catalyst upstream air-fuel ratio abyfs with the upstream target air-fuel ratio abyfr. It is determined whether or not a “condition for performing feedback control to be performed (main feedback control condition)” is satisfied. More specifically, the CPU 81 determines in step 1005 that the main feedback control condition is satisfied when all of the following conditions c-1 to c-5 are satisfied. In other words, the CPU 81 determines that the main feedback control condition is not satisfied when at least one of the following conditions c-1 to c-5 is not satisfied.

(条件c−1)触媒の温度Tcatが所定の活性温度以上である。
(条件c−2)冷却水温THWが所定の閾値以上である。
(条件c−3)吸入空気量Gaが所定の閾値以下ある。
(条件c−4)上流側空燃比センサ76が活性化している。
(条件c−5)フューエルカット運転(最終燃料噴射量Fiがゼロである運転)が実行中ではない。
(Condition c-1) The catalyst temperature Tcat is equal to or higher than a predetermined activation temperature.
(Condition c-2) The coolant temperature THW is equal to or higher than a predetermined threshold.
(Condition c-3) The intake air amount Ga is equal to or less than a predetermined threshold value.
(Condition c-4) The upstream air-fuel ratio sensor 76 is activated.
(Condition c-5) The fuel cut operation (operation in which the final fuel injection amount Fi is zero) is not being executed.

条件c−1における活性温度は、触媒53が活性化していると判断し得る適値に設定される。条件c−2における閾値は、機関10の暖機が完了していると判断し得る適値に設定される。条件c−3における閾値は、機関10の負荷が過剰に大きくないと判断し得る適値に設定される。条件c−4は、メインフィードバック制御において上流側空燃比センサ76の出力値Vabyfsが用いられるために設けられている条件である。条件c−5は、フューエルカット運転中は燃料噴射量Fiを変化させることができないために設けられている条件である。   The activation temperature in the condition c-1 is set to an appropriate value at which it can be determined that the catalyst 53 is activated. The threshold value in the condition c-2 is set to an appropriate value that can be determined that the engine 10 has been warmed up. The threshold value in the condition c-3 is set to an appropriate value that can be determined that the load on the engine 10 is not excessively large. The condition c-4 is a condition that is provided because the output value Vabyfs of the upstream air-fuel ratio sensor 76 is used in the main feedback control. Condition c-5 is a condition that is provided because the fuel injection amount Fi cannot be changed during the fuel cut operation.

現時点においてメインフィードバック制御条件が「成立する」場合、CPU81は、ステップ1005にて「Yes」と判定し、ステップ1010に進む。CPU81は、ステップ1010にて、排ガス温度関連変更量DFex(k)がゼロであるか否か(すなわち、排ガス温度制御が行われているか否か)を判定する。   If the main feedback control condition is “satisfied” at the present time, the CPU 81 makes a “Yes” determination at step 1005 to proceed to step 1010. In step 1010, the CPU 81 determines whether or not the exhaust gas temperature related change amount DFex (k) is zero (that is, whether or not exhaust gas temperature control is being performed).

現時点における排ガス温度関連変更量DFex(k)がゼロである場合(すなわち、排ガス温度制御が行われていない場合)、CPU81は、ステップ1010にて「Yes」と判定する。次いで、CPU81は、ステップ1010に続くステップ1015〜ステップ1045の処理を、この順に実行する。ステップ1015〜ステップ1045にて実行される処理は、以下の通りである。   When the exhaust gas temperature related change amount DFex (k) at the present time is zero (that is, when the exhaust gas temperature control is not performed), the CPU 81 determines “Yes” in step 1010. Next, the CPU 81 executes the processing of step 1015 to step 1045 following step 1010 in this order. The processing executed in steps 1015 to 1045 is as follows.

ステップ1015:CPU81は、上記(1)式に従い、フィードバック制御用出力値Vabyfc(k)を算出する。現時点におけるサブフィードバック量Vafsfb(k)は、後述する図11に示すルーチンにおいて算出される。
ステップ1020:CPU81は、上記(2)式に従い、フィードバック制御用空燃比abyfsc(k)を決定する。
ステップ1025:CPU81は、上記(5)式に従い、現時点よりもNサイクル前の時点における筒内燃料供給量Fc(k−N)を算出する。
ステップ1030:CPU81は、上記(6)式に従い、現時点よりもNサイクル前の時点における目標筒内燃料供給量Fcr(k−N)を算出する。
ステップ1035:CPU81は、上記(7)式に従い、筒内燃料供給量偏差DFc(k)を算出する。
ステップ1040:CPU81は、上記(8)式に従い、メインフィードバック量DFaf(k)を算出する。第1装置において、係数Kとして「1」が採用される。筒内燃料供給量偏差DFcの積分値SDFc(k)は、現時点までの筒内燃料供給量偏差DFcの値が積算された値である(下記ステップ1045を参照。)。
ステップ1045:CPU81は、筒内燃料供給量偏差DFcの現時点までの積分値SDFc(k−1)に筒内燃料供給量偏差DFc(k)を加算することにより、新たな筒内燃料供給量偏差の積分値SDFc(k)を算出(更新)する。
Step 1015: The CPU 81 calculates the feedback control output value Vabyfc (k) according to the above equation (1). The sub feedback amount Vafsfb (k) at the present time is calculated in a routine shown in FIG.
Step 1020: The CPU 81 determines the feedback control air-fuel ratio abyfsc (k) according to the above equation (2).
Step 1025: The CPU 81 calculates the in-cylinder fuel supply amount Fc (k−N) at a time point N cycles before the current time according to the above equation (5).
Step 1030: The CPU 81 calculates the target in-cylinder fuel supply amount Fcr (k−N) at a time point N cycles before the current time according to the above equation (6).
Step 1035: The CPU 81 calculates the in-cylinder fuel supply amount deviation DFc (k) according to the above equation (7).
Step 1040: The CPU 81 calculates the main feedback amount DFaf (k) according to the above equation (8). In the first device, “1” is adopted as the coefficient K. The integral value SDFc (k) of the in-cylinder fuel supply amount deviation DFc is a value obtained by integrating the values of the in-cylinder fuel supply amount deviation DFc up to the present time (see step 1045 below).
Step 1045: The CPU 81 adds the in-cylinder fuel supply amount deviation DFc (k) to the integrated value SDFc (k−1) of the in-cylinder fuel supply amount deviation DFc up to the present time, thereby obtaining a new in-cylinder fuel supply amount deviation. The integral value SDFc (k) of is calculated (updated).

ステップ1045の処理を実行した後、CPU81は、ステップ1095に進んで本ルーチンを一旦終了する。   After executing the processing of step 1045, the CPU 81 proceeds to step 1095 to end the present routine tentatively.

上述した各処理により、メインフィードバック量DFaf(k)が比例積分制御により算出される。そして、このメインフィードバック量DFaf(k)を用いて最終燃料噴射量Fi(k)が補正される(図8のステップ850を参照。)。なお、現時点において排ガス温度制御は行われていない(ステップ1010にて「Yes」と判定されている)ので、最終燃料噴射量Fi(k)はメインフィードバック量DFaf(k)のみによって補正される。   By each process described above, the main feedback amount DFaf (k) is calculated by proportional integral control. Then, the final fuel injection amount Fi (k) is corrected using the main feedback amount DFaf (k) (see step 850 in FIG. 8). Since the exhaust gas temperature control is not performed at this time (determined as “Yes” in Step 1010), the final fuel injection amount Fi (k) is corrected only by the main feedback amount DFaf (k).

一方、現時点における排ガス温度関連変更量DFex(k)がゼロはない場合(すなわち、排ガス温度制御が行われている場合)、CPU81は、ステップ1010にて「No」と判定し、ステップ1050に進む。   On the other hand, when the exhaust gas temperature related variation amount DFex (k) is not zero at the present time (that is, when exhaust gas temperature control is performed), the CPU 81 makes a “No” determination at step 1010 and proceeds to step 1050. .

CPU81は、ステップ1050にて、現時点における排ガス温度関連変更量DFex(k)が参照時点krefにおけるメインフィードバック量DFaf(kref)よりも小さいか否かを判定する。   In step 1050, the CPU 81 determines whether or not the exhaust gas temperature related variation amount DFex (k) at the current time is smaller than the main feedback amount DFaf (kref) at the reference time kref.

現時点における排ガス温度関連変更量DFex(k)が参照時点krefにおけるメインフィードバック量DFaf(kref)以上である場合、CPU81は、ステップ1050にて「No」と判定し、ステップ1055に進む。CPU81は、ステップ1055にて、メインフィードバック量DFaf(k)にゼロを格納し、ステップ1060に進む。CPU81は、ステップ1060にて、筒内燃料供給量偏差DFcの積分値SDFc(k)にゼロを格納する。その後、CPU81は、ステップ1095に進み、本ルーチンを一旦終了する。   If the exhaust gas temperature related change amount DFex (k) at the current time is equal to or larger than the main feedback amount DFaf (kref) at the reference time kref, the CPU 81 makes a “No” determination at step 1050 to proceed to step 1055. In step 1055, the CPU 81 stores zero in the main feedback amount DFaf (k), and proceeds to step 1060. In step 1060, the CPU 81 stores zero in the integral value SDFc (k) of the in-cylinder fuel supply amount deviation DFc. Thereafter, the CPU 81 proceeds to step 1095 to end the present routine tentatively.

このように、排ガス温度制御が行われており(DFex(k)がゼロではなく)、かつ、排ガス温度関連変更量DFex(k)が空燃比関連変更量DFaf(kref)以上である場合、空燃比関連変更量DFafはゼロに設定される。そのため、上述した「メインフィードバック量DFaf(k)による基本燃料噴射量Fbaseの補正」は行われない(図8のステップ850を参照。)。すなわち、空燃比制御は行われない。   Thus, when exhaust gas temperature control is performed (DFex (k) is not zero) and the exhaust gas temperature related variation amount DFex (k) is equal to or greater than the air / fuel ratio related variation amount DFaf (kref), the The fuel ratio related variation amount DFaf is set to zero. Therefore, the “correction of the basic fuel injection amount Fbase by the main feedback amount DFaf (k)” described above is not performed (see step 850 in FIG. 8). That is, air-fuel ratio control is not performed.

これに対し、現時点における排ガス温度関連変更量DFex(k)が参照時点krefにおけるメインフィードバック量DFaf(kref)よりも小さい場合、CPU81は、ステップ1050にて「Yes」と判定し、上記同様、ステップ1015〜ステップ1045の処理をこの順に実行し、ステップ1095に進んで本ルーチンを一旦終了する。   On the other hand, if the exhaust gas temperature related change amount DFex (k) at the current time is smaller than the main feedback amount DFaf (kref) at the reference time point kref, the CPU 81 determines “Yes” in step 1050, and the same as above. The processing of 1015 to step 1045 is executed in this order, and the routine proceeds to step 1095 to end the present routine tentatively.

このように、排ガス温度制御が行われていても、排ガス温度関連変更量DFex(k)が空燃比関連変更量DFaf(kref)よりも小さい場合、空燃比制御が行われる。すなわち、空燃比制御および排ガス温度制御の双方が行われる(図8のステップ850を参照。)。   Thus, even if the exhaust gas temperature control is performed, the air-fuel ratio control is performed when the exhaust gas temperature-related change amount DFex (k) is smaller than the air-fuel ratio related change amount DFaf (kref). That is, both air-fuel ratio control and exhaust gas temperature control are performed (see step 850 in FIG. 8).

なお、空燃比制御および排ガス温度制御の双方が行われる場合、図8のステップ820において、CPU81は、「No」と判定してステップ890に進む。CPU81は、ステップ890にて、上流側目標空燃比abyfr(k)に「参照時点krefにおける上流側目標空燃比よりも小さい空燃比abyfrsmall」を格納する。このように、この場合、上流側目標空燃比abyfr(k)が空燃比abyfrsmallに変更される。空燃比abyfrsmallは、排ガス温度関連変更量DFexなどを考慮した適値に設定されている。   When both the air-fuel ratio control and the exhaust gas temperature control are performed, the CPU 81 makes a “No” determination at step 820 in FIG. 8 and proceeds to step 890. In step 890, the CPU 81 stores “the air-fuel ratio abyfrsmall smaller than the upstream target air-fuel ratio at the reference time point kref” in the upstream target air-fuel ratio abyfr (k). Thus, in this case, the upstream target air-fuel ratio abyfr (k) is changed to the air-fuel ratio abyfrsmall. The air-fuel ratio abyfrsmall is set to an appropriate value in consideration of the exhaust gas temperature related variation amount DFex and the like.

ところで、現時点においてメインフィードバック制御条件が「成立しない」場合、CPU81は、図10のステップ1005にて「No」と判定する。そして、CPU81は、ステップ1055およびステップ1060を経由してステップ1095に進み、本ルーチンを一旦終了する。これにより、メインフィードバック量DFaf(k)はゼロに設定される。そのため、この場合、空燃比制御は行われない。   Incidentally, when the main feedback control condition is not satisfied at the present time, the CPU 81 determines “No” in step 1005 of FIG. Then, the CPU 81 proceeds to step 1095 via step 1055 and step 1060, and once ends this routine. As a result, the main feedback amount DFaf (k) is set to zero. Therefore, in this case, air-fuel ratio control is not performed.

次いで、CPU81は、燃料噴射気筒のクランク角度が吸気行程前の所定クランク角度θh(例えば、上記クランク角度θgから所定の大きさだけ進角された角度)に一致するタイミング毎に、図11にフローチャートによって示した「第1サブフィードバック量算出ルーチン」を繰り返し実行する。CPU81は、このルーチンにより、サブフィードバック量Vafsfbを算出する。   Next, the CPU 81 is a flowchart shown in FIG. 11 at each timing when the crank angle of the fuel injection cylinder coincides with a predetermined crank angle θh before the intake stroke (for example, an angle advanced by a predetermined amount from the crank angle θg). The “first sub feedback amount calculation routine” indicated by is repeatedly executed. The CPU 81 calculates the sub feedback amount Vafsfb by this routine.

具体的に述べると、CPU81は、上記タイミングにて図11のステップ1100から処理を開始してステップ1110に進み、「下流側空燃比センサ77の出力値Voxsを下流側目標出力値Voxsrefに一致させるサブフィードバック制御を行い得る条件(サブフィードバック制御条件)」が成立するか否かを判定する。より具体的に述べると、CPU81は、ステップ1110にて、下記条件d−1〜d−3の全てが成立したとき、サブフィードバック制御条件が成立すると判定する。換言すると、CPU81は、下記条件d−1〜d−3のうちの少なくとも1つが成立しないとき、サブフィードバック制御条件が成立しないと判定する。   Specifically, the CPU 81 starts the processing from step 1100 in FIG. 11 at the above timing and proceeds to step 1110, and “makes the output value Voxs of the downstream air-fuel ratio sensor 77 coincide with the downstream target output value Voxsref. It is determined whether or not a “condition for performing sub-feedback control (sub-feedback control condition)” is satisfied. More specifically, in step 1110, the CPU 81 determines that the sub feedback control condition is satisfied when all of the following conditions d-1 to d-3 are satisfied. In other words, the CPU 81 determines that the sub feedback control condition is not satisfied when at least one of the following conditions d-1 to d-3 is not satisfied.

(条件d−1)上記メインフィードバック条件が成立している。
(条件d−2)上流側目標空燃比abyfrが理論空燃比stoichに設定されている。
(条件d−3)下流側空燃比センサ77が活性化している。
(Condition d-1) The main feedback condition is satisfied.
(Condition d-2) The upstream target air-fuel ratio abyfr is set to the stoichiometric air-fuel ratio stoich.
(Condition d-3) The downstream air-fuel ratio sensor 77 is activated.

条件d−1は、サブフィードバック制御がメインフィードバック制御と並行して実行される制御であるために設けられている条件である。条件d−2は、下流側空燃比センサ77の出力値の特性(図4を参照。)を考慮して設けられている条件である。条件d−3は、サブフィードバック制御にて下流側空燃比センサ77の出力値Voxsが用いられるために設けられている条件である。   The condition d-1 is a condition provided for the sub feedback control to be executed in parallel with the main feedback control. The condition d-2 is a condition provided in consideration of the characteristic of the output value of the downstream air-fuel ratio sensor 77 (see FIG. 4). The condition d-3 is a condition that is provided because the output value Voxs of the downstream air-fuel ratio sensor 77 is used in the sub feedback control.

現時点にてサブフィードバック制御条件が成立する場合、CPU81は、ステップ1110にて「Yes」と判定し、ステップ1110に続くステップ1120〜ステップ1140の処理をこの順に実行する。ステップ1120〜ステップ1140にて実行される処理は、以下の通りである。   If the sub-feedback control condition is satisfied at the current time point, the CPU 81 determines “Yes” in step 1110, and executes the processing of step 1120 to step 1140 following step 1110 in this order. The processing executed in steps 1120 to 1140 is as follows.

ステップ1120:CPU81は、上記(9)式に従い、出力偏差量DVoxs(k)を算出する。第1装置においては、触媒53の排ガス浄化性能を考慮し、下流側目標出力値Voxsrefとして、理論空燃比よりもわずかにリッチ側の空燃比に対応する出力値が採用される。
ステップ1130:CPU81は、上記(10)式に従い、サブフィードバック量Vafsfb(k)を算出する。
ステップ1140:CPU81は、出力偏差量の現時点までの積分値SDVoxs(k−1)に出力偏差量DVoxs(k)を加算することにより、新たな出力偏差量の積分値SDVoxs(k)を算出(更新)する。
Step 1120: The CPU 81 calculates an output deviation amount DVoxs (k) according to the above equation (9). In the first device, in consideration of the exhaust gas purification performance of the catalyst 53, an output value corresponding to an air-fuel ratio slightly richer than the theoretical air-fuel ratio is adopted as the downstream target output value Voxsref.
Step 1130: The CPU 81 calculates the sub feedback amount Vafsfb (k) according to the above equation (10).
Step 1140: The CPU 81 calculates a new output deviation amount integrated value SDVoxs (k) by adding the output deviation amount DVoxs (k) to the integrated value SDVoxs (k−1) of the output deviation amount up to the present time ( Update.

ステップ1140の処理を実行した後、CPU81は、ステップ1195に進んで本ルーチンを一旦終了する。   After executing the processing of step 1140, the CPU 81 proceeds to step 1195 to end the present routine tentatively.

上述した各処理により、サブフィードバック量Vafsfb(k)が比例積分制御によって算出される(ステップ1130を参照。)。そして、このサブフィードバック量Vafsfb(k)を用いて上流側空燃比センサ76の出力値Vabyfs(k)が補正される(図10のステップ1015を参照。)。さらに、補正されたフィードバック制御用出力値Vabyfc(k)に基づいてメインフィードバック量DFaf(k)が算出されるとともに(図10のステップ1040を参照。)、このメインフィードバック量DFaf(k)を用いて最終燃料噴射量Fi(k)が補正される(図8のステップ850を参照。)。   Through the above-described processes, the sub feedback amount Vafsfb (k) is calculated by proportional-integral control (see step 1130). Then, the output value Vabyfs (k) of the upstream air-fuel ratio sensor 76 is corrected using the sub feedback amount Vafsfb (k) (see step 1015 in FIG. 10). Further, a main feedback amount DFaf (k) is calculated based on the corrected feedback control output value Vabyfc (k) (see step 1040 in FIG. 10), and this main feedback amount DFaf (k) is used. Thus, the final fuel injection amount Fi (k) is corrected (see step 850 in FIG. 8).

これに対し、現時点にてサブフィードバック制御条件が成立しない場合、CPU81は、ステップ1110にて「No」と判定してステップ1150に進む。CPU81は、ステップ1150にて、サブフィードバック量Vafsfb(k)にゼロを格納する。次いで、CPU81は、ステップ1160に進む。CPU81は、ステップ1160にて、出力偏差量の積分値SDVoxs(k)にゼロを格納する。その後、CPU81は、ステップ1195に進んで本ルーチンを一旦終了する。   On the other hand, if the sub feedback control condition is not satisfied at the present time, the CPU 81 makes a “No” determination at step 1110 to proceed to step 1150. In step 1150, the CPU 81 stores zero in the sub feedback amount Vafsfb (k). Next, the CPU 81 proceeds to step 1160. In step 1160, the CPU 81 stores zero in the integrated value SDVoxs (k) of the output deviation amount. Thereafter, the CPU 81 proceeds to step 1195 to end the present routine tentatively.

このように、サブフィードバック制御条件が成立しない場合、サブフィードバック量Vafsfbはゼロに設定される。そのため、この場合、サブフィードバック量Vafsfbによる上流側空燃比センサ76の出力値Vabyfsの補正は行われない(図10のステップ1015を参照。)。   Thus, when the sub feedback control condition is not satisfied, the sub feedback amount Vafsfb is set to zero. Therefore, in this case, the output value Vabyfs of the upstream air-fuel ratio sensor 76 is not corrected by the sub feedback amount Vafsfb (see step 1015 in FIG. 10).

以上、説明したように、第1装置は、触媒53の収束温度Tfおよび現在温度Tpの双方が閾値温度Tcatth以上である場合、排ガス温度制御を行う(すなわち、排ガス温度関連変更量DFexを算出するとともに、その変更量DFexによって基本燃料噴射量Fbaseを補正する。)。このとき、第1装置は、排ガス温度関連変更量DFex(k)が参照時点krefにおける空燃比関連変更量DFaf(kref)よりも小さい場合、排ガス温度制御および空燃比制御の双方を行う。これにより、現時点における排ガス温度関連変更量DFex(k)と空燃比関連変更量DFaf(k)との合計が参照時点krefにおける空燃比関連変更量DFaf(kref)以上であるように、排ガス温度関連変更量DFex(k)および空燃比関連変更量DFaf(k)が定められる。   As described above, the first device performs the exhaust gas temperature control when both the convergence temperature Tf and the current temperature Tp of the catalyst 53 are equal to or higher than the threshold temperature Tcatth (that is, calculates the exhaust gas temperature related change amount DFex). At the same time, the base fuel injection amount Fbase is corrected by the change amount DFex.) At this time, when the exhaust gas temperature related change amount DFex (k) is smaller than the air fuel ratio related change amount DFaf (kref) at the reference time point kref, the first device performs both the exhaust gas temperature control and the air fuel ratio control. As a result, the exhaust gas temperature related change amount DFex (k) and the air / fuel ratio related change amount DFaf (k) at the present time are equal to or greater than the air fuel ratio related change amount DFaf (kref) at the reference time point kref. A change amount DFex (k) and an air-fuel ratio related change amount DFaf (k) are determined.

その結果、排ガス温度制御が行われる期間における燃料の量は、排ガス温度制御が行われる以前の燃料の量よりも多いことになる。そのため、燃料冷却効果が適切に得られ、排ガスの温度が適切に低下される。さらに、排ガス温度制御が行われる期間における触媒導入ガスの空燃比が理論空燃比stoichよりもリッチ側の値であるので、NOx排出量は実質的にゼロの近傍の値に維持される。このように、第1装置は、排ガス温度制御および空燃比制御の目的を出来る限り適切に達成することができる。   As a result, the amount of fuel in the period when the exhaust gas temperature control is performed is larger than the amount of fuel before the exhaust gas temperature control is performed. Therefore, a fuel cooling effect is appropriately obtained, and the temperature of the exhaust gas is appropriately reduced. Furthermore, since the air-fuel ratio of the catalyst introduction gas during the period in which the exhaust gas temperature control is performed is a richer value than the stoichiometric air-fuel ratio stoich, the NOx emission amount is substantially maintained at a value near zero. Thus, the 1st apparatus can achieve the objective of exhaust gas temperature control and air fuel ratio control appropriately as much as possible.

なお、上記説明から理解されるように、第1装置は、参照時点krefにおける空燃比関連変更量DFaf(kref)が正の値であるか負の値であるかによらず、上記各ルーチンに従って適切な空燃比関連変更量DFafおよび排ガス温度関連変更量DFexを定めることができる。
以上が、本発明の第1の実施形態についての説明である。
As can be understood from the above description, the first device follows the above routines regardless of whether the air-fuel ratio related variation amount DFaf (kref) at the reference time point kref is a positive value or a negative value. An appropriate air-fuel ratio related change amount DFaf and exhaust gas temperature related change amount DFex can be determined.
The above is the description of the first embodiment of the present invention.

(第2実施形態)
次に、本発明の第2の実施形態に係る制御装置(以下、「第2装置」とも称呼される。)が説明される。
(Second Embodiment)
Next, a control device (hereinafter also referred to as “second device”) according to a second embodiment of the present invention will be described.

<装置の概要>
第2装置は、第1装置が適用される機関10と同様の構成を有する機関(図1を参照。以下、便宜上、「機関10」と称呼される。)に適用される。そこで、第2装置が適用される装置の概要についての説明は、省略される。
<Outline of device>
The second device is applied to an engine having a configuration similar to that of the engine 10 to which the first device is applied (see FIG. 1, hereinafter referred to as “the engine 10” for convenience). Therefore, the description of the outline of the device to which the second device is applied is omitted.

<装置の作動の概要>
第2装置は、排ガス温度制御および空燃比制御の双方が行われるとき、「上流側目標空燃比abyfrが排ガス温度関連変更量DFexを考慮して定められる」点において、第1装置と相違する。
<Outline of device operation>
The second device is different from the first device in that “the upstream target air-fuel ratio abyfr is determined in consideration of the exhaust gas temperature related variation amount DFex” when both exhaust gas temperature control and air-fuel ratio control are performed.

具体的に述べると、第2装置は、排ガス温度関連変更量DFex(k)が定められたとき、「その排ガス温度関連変更量DFex(k)と基本燃料噴射量Fbase(k)との和が同基本燃料噴射量Fbase(k)によって除算されて得られる値」を算出する。さらに、第2装置は、「その算出された値によって参照時点krefにおける上流側目標空燃比abyfr(kref)が除算されて得られる値」を、上流側目標空燃比abyfr(k)として採用する。   More specifically, when the exhaust gas temperature related change amount DFex (k) is determined, the second device is “the sum of the exhaust gas temperature related change amount DFex (k) and the basic fuel injection amount Fbase (k). A value obtained by dividing by the basic fuel injection amount Fbase (k) is calculated. Further, the second device employs “a value obtained by dividing the upstream target air-fuel ratio abyfr (kref) at the reference time point kref by the calculated value” as the upstream target air-fuel ratio abyfr (k).

第2装置は、そのように定められた上流側目標空燃比abyfr(k)に従って空燃比制御を行うとともに、第1装置と同様に排ガス温度制御を行う。
以上が、第2装置の作動の概要である。
The second device performs air-fuel ratio control according to the upstream target air-fuel ratio abyfr (k) thus determined, and performs exhaust gas temperature control in the same manner as the first device.
The above is the outline of the operation of the second device.

以下、上述した考え方に従って空燃比関連変更量DFafおよび排ガス温度関連変更量DFexを定めることは、「第2の制御方法」とも称呼される。   Hereinafter, the determination of the air-fuel ratio related variation amount DFaf and the exhaust gas temperature related variation amount DFex in accordance with the above-described concept is also referred to as “second control method”.

<空燃比制御>
第2装置における空燃比制御の考え方は、空燃比制御および排ガス温度制御の双方が行われる場合に下記(14)式および(15)式に従って上流側目標空燃比abyfrを算出する点においてのみ、第1装置における空燃比制御の考え方と相違する。下記(14)式および(15)式において、DFexは排ガス温度関連変更量を、Fbaseは基本燃料噴射量を、abyfr(kref)は参照時点krefにおける目標空燃比を、表す。
<Air-fuel ratio control>
The idea of air-fuel ratio control in the second device is that the upstream target air-fuel ratio abyfr is calculated only in accordance with the following equations (14) and (15) when both air-fuel ratio control and exhaust gas temperature control are performed. This is different from the idea of air-fuel ratio control in one device. In the following equations (14) and (15), DFex represents the exhaust gas temperature related change amount, Fbase represents the basic fuel injection amount, and abyfr (kref) represents the target air-fuel ratio at the reference time point kref.

DFexcon(k)=(DFex(k)+Fbase(k))/Fbase(k) ・・・(14)
abyfr(k)=abyfr(kref)/DFexcon(k) ・・・(15)
DFexcon (k) = (DFex (k) + Fbase (k)) / Fbase (k) (14)
abyfr (k) = abyfr (kref) / DFexcon (k) (15)

上記(14)式から理解されるように、同式によって算出されるDFexconは、「排ガス温度関連変更量DFexが基本燃料噴射量Fbaseに対する変化割合に換算された値」である。以下、便宜上、この値は「換算値DFexcon」とも称呼される。換算値DFexconは、排ガス温度関連変更量DFexが大きいほど大きい。さらに、上記(15)式から理解されるように、同式によって算出される目標空燃比abyfrは、換算値DFexconが大きいほど小さい(リッチ側の値になる)。   As understood from the above equation (14), the DFexcon calculated by the equation is “a value obtained by converting the exhaust gas temperature related variation amount DFex into a change rate with respect to the basic fuel injection amount Fbase”. Hereinafter, for convenience, this value is also referred to as “converted value DFexcon”. The conversion value DFexcon increases as the exhaust gas temperature related change amount DFex increases. Further, as understood from the above equation (15), the target air-fuel ratio abyfr calculated by the equation is smaller as the converted value DFexcon is larger (becomes a richer value).

例えば、排ガス温度関連変更量DFexが基本燃料噴射量Fbaseの5%に相当する場合、換算値DFexconは1.05である。このとき、例えば、参照時点krefにおける目標空燃比abyfr(kref)が理論空燃比stoichであれば、上記(15)式によって算出される目標空燃比abyfr(k)はstoich/1.05である。   For example, when the exhaust gas temperature related variation amount DFex corresponds to 5% of the basic fuel injection amount Fbase, the conversion value DFexcon is 1.05. At this time, for example, if the target air-fuel ratio abyfr (kref) at the reference time point kref is the stoichiometric air-fuel ratio stoich, the target air-fuel ratio abyfr (k) calculated by the above equation (15) is stoich / 1.05.

ここで、参照時点krefおよび時刻kにおける吸入空気量Gaが同一であれば、目標空燃比stoich/1.05に対応する基本燃料噴射量は、1.05×Ga/stoichである。この基本燃料噴射量1.05×Ga/stoichは、元の目標空燃比stoichに対応する基本燃料噴射量(Ga/stoich)に換算値1.05が乗算された値に等しい。このように、排ガス温度関連変更量DFexが基本燃料噴射量Fbaseの5%に相当する場合、基本燃料噴射量Fbaseが5%だけ増大される(1.05倍される)。   Here, if the intake air amount Ga at the reference time point kref and the time point k is the same, the basic fuel injection amount corresponding to the target air-fuel ratio stoich / 1.05 is 1.05 × Ga / stoich. This basic fuel injection amount 1.05 × Ga / stoich is equal to a value obtained by multiplying a basic fuel injection amount (Ga / stoich) corresponding to the original target air-fuel ratio stoich by a converted value 1.05. Thus, when the exhaust gas temperature related change amount DFex corresponds to 5% of the basic fuel injection amount Fbase, the basic fuel injection amount Fbase is increased by 5% (multiplied by 1.05).

すなわち、排ガス温度制御によって燃料の量が増大されると、基本燃料噴射量が排ガス温度関連変更量に応じた量だけ増大される。したがって、排ガス温度制御と並行して空燃比制御が行われる場合、最終燃料噴射量Fiが排ガス温度制御に必要な量(排ガス温度関連変更量DFex)だけ確実に増大される。これにより、燃料冷却効果により、排ガスの温度が適切に低下される。
以上が、第2装置が行う排ガス温度制御である。
That is, when the amount of fuel is increased by the exhaust gas temperature control, the basic fuel injection amount is increased by an amount corresponding to the exhaust gas temperature related change amount. Therefore, when air-fuel ratio control is performed in parallel with exhaust gas temperature control, the final fuel injection amount Fi is reliably increased by an amount necessary for exhaust gas temperature control (exhaust gas temperature related variation amount DFex). Thereby, the temperature of exhaust gas is appropriately reduced by the fuel cooling effect.
The above is the exhaust gas temperature control performed by the second device.

<排ガス温度制御>
第2装置における排ガス温度制御の考え方は、第1装置における排ガス温度制御の考え方と同一である。そこで、第2装置における排ガス温度制御についての説明は、省略される。
<Exhaust gas temperature control>
The concept of exhaust gas temperature control in the second device is the same as the concept of exhaust gas temperature control in the first device. Therefore, the description of the exhaust gas temperature control in the second device is omitted.

<第2の制御方法による制御の例>
第2装置は、上述した空燃比制御および排ガス温度制御を、上記「第2の制御方法」に従って行う。以下、空燃比制御および排ガス温度制御(の双方または一方)が行われる態様の一例が、図12を参照しながら説明される。図12は、第2装置が第2の制御方法に従った制御を「行う」場合の例を示すタイムチャートである。図12においては、理解が容易になるように、実際の各値の波形が模式化された波形が示されている。なお、図12は、空燃比制御が行われているときの空燃比関連変更量DFafが正の値であることを前提としたタイムチャートである。
<Example of control by second control method>
The second device performs the above-described air-fuel ratio control and exhaust gas temperature control in accordance with the “second control method”. Hereinafter, an example in which air-fuel ratio control and exhaust gas temperature control (both or one) are performed will be described with reference to FIG. FIG. 12 is a time chart illustrating an example in which the second device “executes” control according to the second control method. In FIG. 12, a waveform in which the actual waveform of each value is schematically shown is shown for easy understanding. FIG. 12 is a time chart based on the premise that the air-fuel ratio related variation amount DFaf when the air-fuel ratio control is being performed is a positive value.

図12に示すタイムチャートの時刻taにおいて、空燃比制御のみが行われている。この時刻taにおいて、上記同様、吸入空気量Gaは値Ga1であり、収束温度Tfおよび現在温度Tpはいずれも閾値温度Tcatthよりも低い。さらに、時刻taにおいて、目標空燃比A/Ftgtは理論空燃比stoichに設定されており、空燃比関連変更量DFafは値aである。また、排ガス温度関連変更量DFexはゼロである。よって、合計DFaf+DFexは、値aである。これにより、実空燃比A/Fが目標空燃比(理論空燃比stoich)に一致している。その結果、NOx排出量は、ゼロの近傍の値である。   Only air-fuel ratio control is performed at time ta in the time chart shown in FIG. At this time ta, as described above, the intake air amount Ga is the value Ga1, and the convergence temperature Tf and the current temperature Tp are both lower than the threshold temperature Tcatth. Further, at time ta, the target air-fuel ratio A / Ftgt is set to the stoichiometric air-fuel ratio stoich, and the air-fuel ratio related variation amount DFaf is the value a. Further, the exhaust gas temperature related variation amount DFex is zero. Therefore, the total DFaf + DFex is the value a. As a result, the actual air-fuel ratio A / F matches the target air-fuel ratio (theoretical air-fuel ratio stoich). As a result, the NOx emission amount is a value near zero.

その後、時刻tbにおいて吸入空気量Gaが値Ga1から値Ga2に増大し、時刻tcにおいて収束温度Tfおよび現在温度Tpの双方が閾値温度Tcatth以上となる。このとき、空燃比制御が「継続」されるとともに、排ガス温度制御が開始される。   Thereafter, the intake air amount Ga increases from the value Ga1 to the value Ga2 at the time tb, and both the convergence temperature Tf and the current temperature Tp become equal to or higher than the threshold temperature Tcatth at the time tc. At this time, the air-fuel ratio control is “continued” and the exhaust gas temperature control is started.

具体的に述べると、まず、排ガス温度制御により、時刻tcにおいて、排ガス温度関連変更量DFexはゼロから値bへと変化する。さらに、この排ガス温度関連変更量DFexを考慮し、時刻tcにおける目標空燃比A/Ftgtが上記(14)式および(15)式に従って算出される。さらに具体的に述べると、上記(14)式に従い、排ガス温度関連変更量DFex(値b)の換算値DFexconが算出される。さらに、上記(15)式に従い、参照時点kref(本例においては、時刻ta、時刻tbまたは時刻tc)における目標空燃比A/Ftgt(理論空燃比stoich)が換算値DFexconによって除算された値が、時刻tcにおける目標空燃比A/Ftgtとして採用される。   More specifically, first, the exhaust gas temperature related variation amount DFex changes from zero to the value b at time tc by exhaust gas temperature control. Further, the target air-fuel ratio A / Ftgt at time tc is calculated according to the above equations (14) and (15) in consideration of the exhaust gas temperature related variation amount DFex. More specifically, the converted value DFexcon of the exhaust gas temperature related variation amount DFex (value b) is calculated according to the above equation (14). Further, according to the above equation (15), the value obtained by dividing the target air-fuel ratio A / Ftgt (theoretical air-fuel ratio stoich) at the reference time point kref (in this example, time ta, time tb or time tc) by the converted value DFexcon is The target air-fuel ratio A / Ftgt at time tc is adopted.

なお、本例において、排ガス温度関連変更量DFex(値b)は正の値であり、換算値DFexconは1よりも大きい値である。よって、時刻tcにおける目標空燃比A/Ftgt(図12中のstoich/DFexcon)は、理論空燃比stoichよりも小さい値(リッチ側の値)である。   In this example, the exhaust gas temperature related variation amount DFex (value b) is a positive value, and the converted value DFexcon is a value larger than 1. Accordingly, the target air-fuel ratio A / Ftgt (stoich / DFexcon in FIG. 12) at time tc is a value (rich side value) smaller than the stoichiometric air-fuel ratio stoich.

そして、この目標空燃比A/Ftgtと実空燃比A/Fとが一致するように、空燃比関連変更量DFafが決定される。ここで、上述したように、目標空燃比A/Ftgtは、排ガス温度制御と空燃比制御とが並行して行われる場合であっても、最終燃料噴射量Fiが排ガス温度関連変更量DFexだけ確実に増大される値である。よって、時刻tcにおける空燃比関連変更量DFafは、時刻tcよりも前の時点における値と同一の値aである。   Then, the air-fuel ratio related change amount DFaf is determined so that the target air-fuel ratio A / Ftgt matches the actual air-fuel ratio A / F. Here, as described above, the target air-fuel ratio A / Ftgt is ensured that the final fuel injection amount Fi is the exhaust gas temperature-related change amount DFex even when the exhaust gas temperature control and the air-fuel ratio control are performed in parallel. This value is increased to Therefore, the air-fuel ratio related variation amount DFaf at time tc is the same value a as the value at the time before time tc.

そのため、時刻tcにおける合計DFaf+DFex(a+b)は、値aよりも大きいことになる。その結果、時刻tcにおいて、実空燃比A/Fは、理論空燃比stoichよりも小さい値(リッチ側の値)になる。   Therefore, the total DFaf + DFex (a + b) at time tc is larger than the value a. As a result, at the time tc, the actual air-fuel ratio A / F becomes a value (rich side value) smaller than the stoichiometric air-fuel ratio stoich.

その結果、時刻tcにおいて、実空燃比A/Fも、理論空燃比stoichよりもリッチ側の空燃比になる。そのため、燃料冷却効果が適切に得られ、排ガスの温度が適切に低下される。さらに、上述したように、排ガスの空燃比が理論空燃比stoichからリッチ側に向けて離れても、NOxの浄化率は許容できない程度にまでは低下しない。そのため、時刻tcにおいて、NOx排出量は実質的にゼロの近傍の値に維持される。   As a result, at time tc, the actual air-fuel ratio A / F also becomes an air-fuel ratio richer than the stoichiometric air-fuel ratio stoich. Therefore, a fuel cooling effect is appropriately obtained, and the temperature of the exhaust gas is appropriately reduced. Furthermore, as described above, even if the air-fuel ratio of the exhaust gas departs from the stoichiometric air-fuel ratio stoich toward the rich side, the NOx purification rate does not decrease to an unacceptable level. Therefore, at the time tc, the NOx emission amount is substantially maintained at a value near zero.

その後、上記同様、時刻teにおいて吸入空気量Gaが値Ga2から値Ga1に減少し、時刻tfにおいて収束温度Tfおよび現在温度Tpの双方が閾値温度Tcatthよりも低くなる。このとき、排ガス温度制御が終了されるとともに、空燃比制御(目標空燃比A/Ftgtは理論空燃比stoich)が継続される。   Thereafter, as described above, the intake air amount Ga decreases from the value Ga2 to the value Ga1 at the time te, and both the convergence temperature Tf and the current temperature Tp become lower than the threshold temperature Tcatth at the time tf. At this time, the exhaust gas temperature control is ended, and the air-fuel ratio control (the target air-fuel ratio A / Ftgt is the stoichiometric air-fuel ratio stoich) is continued.

このように、本発明の第2の制御方法に従った制御が行われる場合、排ガス温度制御が行われる期間中であっても、排ガスの温度が適切に低下され得る。さらに、同期間中であっても、NOx排出量が増大することが防がれ得る。
以上が、第2の制御方法による制御の例である。
Thus, when the control according to the second control method of the present invention is performed, the temperature of the exhaust gas can be appropriately reduced even during the period in which the exhaust gas temperature control is performed. Furthermore, it is possible to prevent the NOx emission amount from increasing even during the same period.
The above is an example of control by the second control method.

<実際の作動>
以下、第2装置の実際の作動が説明される。
第2装置において、CPU81は、燃料噴射の制御についての図13、排ガス温度関連変更量の算出についての図9、メインフィードバック量の算出についての図10、および、サブフィードバック量の算出についての図11、に示した各ルーチンを所定のタイミング毎に繰り返し実行する。
<Actual operation>
Hereinafter, the actual operation of the second device will be described.
In the second device, the CPU 81 performs FIG. 13 for the control of fuel injection, FIG. 9 for the calculation of the exhaust gas temperature related change amount, FIG. 10 for the calculation of the main feedback amount, and FIG. 11 for the calculation of the sub feedback amount. The routines shown in (1) and (2) are repeatedly executed at predetermined timings.

第2装置は、CPU81が、図8に示すフローチャートに代えて「図13」に示すフローチャートを実行する点についてのみ、第1装置と相違している。そこで、以下、この相違点を中心として、CPU81が実行する各ルーチンが説明される。   The second device is different from the first device only in that the CPU 81 executes the flowchart shown in FIG. 13 instead of the flowchart shown in FIG. Thus, hereinafter, each routine executed by the CPU 81 will be described focusing on this difference.

CPU81は、第1装置と同様、図9のルーチンを所定のタイミング毎に繰り返し実行することにより、触媒53の収束温度Tf(k)および現在温度Tp(k)を算出するとともに、それらの双方が閾値温度Tcatth以上であるか否かに応じて排ガス温度関連変更量DFex(k)を決定する。さらに、CPU81は、第1装置と同様、図10および図11のルーチンを所定のタイミング毎に繰り返し実行することにより、排ガス温度関連変更量DFex(k)を考慮しながらメインフィードバック量(空燃比関連変更量)DFaf(k)を決定する。   The CPU 81 calculates the convergence temperature Tf (k) and the current temperature Tp (k) of the catalyst 53 by repeatedly executing the routine of FIG. 9 at predetermined timings as in the first device, and both of them are calculated. The exhaust gas temperature related variation amount DFex (k) is determined according to whether the temperature is equal to or higher than the threshold temperature Tcatth. Further, as in the first device, the CPU 81 repeatedly executes the routines of FIG. 10 and FIG. 11 at predetermined timings, so that the main feedback amount (air-fuel ratio related) is considered while taking the exhaust gas temperature related change amount DFex (k) into consideration. Change amount) DFaf (k) is determined.

さらに、CPU81は、燃料噴射気筒のクランク角度が上記クランク角度θfに一致するタイミング毎に、図13にフローチャートによって示した「第2燃料噴射制御ルーチン」を繰り返し実行する。CPU81は、このルーチンにより、図8のルーチンと同様、空燃比関連変更量DFafおよび排ガス温度関連変更量DFexを考慮して最終燃料噴射量Fiを決定するとともに、その最終燃料噴射量Fiだけの燃料をインジェクタ34から噴射させる。   Further, the CPU 81 repeatedly executes the “second fuel injection control routine” shown by the flowchart in FIG. 13 at each timing when the crank angle of the fuel injection cylinder coincides with the crank angle θf. In this routine, the CPU 81 determines the final fuel injection amount Fi in consideration of the air-fuel ratio related change amount DFaf and the exhaust gas temperature related change amount DFex, as well as the routine of FIG. Is injected from the injector 34.

図13に示したルーチンは、ステップ1310およびステップ1310が追加されている点のみにおいて、図8に示したルーチンと相違している。そこで、図13における図8に示したステップと同一の処理を行うためのステップには、図8のそのようなステップに付された符号と同一の符号が付されている。これらステップについての詳細な説明は、適宜省略される。   The routine shown in FIG. 13 is different from the routine shown in FIG. 8 only in that step 1310 and step 1310 are added. Therefore, steps for performing the same processing as the steps shown in FIG. 8 in FIG. 13 are denoted by the same reference numerals as those in FIG. Detailed description of these steps will be omitted as appropriate.

具体的に述べると、CPU81は、上記タイミングにて図13のステップ1300から処理を開始してステップ810に進み、現時点における目標空燃比abyfr(k)を決定する。次いで、CPU81は、ステップ820に進み、現時点における排ガス温度関連変更量DFex(k)がゼロであるか否か(すなわち、排ガス温度制御が行われているか否か)を判定する。   Specifically, the CPU 81 starts processing from step 1300 in FIG. 13 at the above timing, proceeds to step 810, and determines the target air-fuel ratio abyfr (k) at the present time. Next, the CPU 81 proceeds to step 820 to determine whether or not the exhaust gas temperature related change amount DFex (k) at the present time is zero (that is, whether or not exhaust gas temperature control is being performed).

現時点における排ガス温度関連変更量DFex(k)がゼロである場合(すなわち、排ガス温度制御が「行われていない」場合)、CPU81は、ステップ820にて「Yes」と判定し、ステップ830〜ステップ880の処理を第1装置と同様に実行する。これにより、上流側目標空燃比abyfr(k)に基づいて定められた基本燃料噴射量Fbase(k)がメインフィードバック量DFaf(k)および排ガス温度関連変更量DFex(k)によって補正されるとともに、最終燃料噴射量Fi(k)の燃料が燃料噴射気筒に噴射される。   When the exhaust gas temperature related change amount DFex (k) at the present time is zero (that is, when the exhaust gas temperature control is not “executed”), the CPU 81 determines “Yes” in step 820, and steps 830 to 830. The process of 880 is executed in the same manner as the first device. Thus, the basic fuel injection amount Fbase (k) determined based on the upstream target air-fuel ratio abyfr (k) is corrected by the main feedback amount DFaf (k) and the exhaust gas temperature related variation amount DFex (k), The fuel of the final fuel injection amount Fi (k) is injected into the fuel injection cylinder.

これに対し、現時点における排ガス温度関連変更量DFex(k)がゼロではない場合(すなわち、排ガス温度制御が「行われている」場合)、CPU81は、ステップ820にて「No」と判定してステップ1310に進む。CPU81は、ステップ1310にて、上記(14)式に従い、排ガス温度関連変更量DFex(k)の換算値DFexcon(k)を算出する。   On the other hand, when the exhaust gas temperature related variation amount DFex (k) at the current time is not zero (that is, when the exhaust gas temperature control is “executed”), the CPU 81 determines “No” in step 820. Proceed to step 1310. In step 1310, the CPU 81 calculates a converted value DFexcon (k) of the exhaust gas temperature related variation amount DFex (k) according to the above equation (14).

次いで、CPU81は、ステップ1320に進む。CPU81は、ステップ1320にて、上記(15)式に従い、参照時点krefにおける目標空燃比abyfr(kref)が換算値DFexcon(k)によって除算されて得られる値を、上流側目標空燃比abyfr(k)に格納(更新)する。   Next, the CPU 81 proceeds to step 1320. In step 1320, the CPU 81 obtains a value obtained by dividing the target air-fuel ratio abyfr (kref) at the reference time point kref by the converted value DFexcon (k) according to the above equation (15), and uses the upstream target air-fuel ratio abyfr (k ) Is stored (updated).

その後、CPU81は、ステップ1320に続くステップ830〜ステップ880の処理を上記同様に実行する。これにより、上記更新された上流側目標空燃比abyfr(k)に応じた基本燃料噴射量Fbase(k)が算出される(ステップ840を参照。)。そして、この基本燃料噴射量Fbase(k)がメインフィードバック量DFaf(k)および排ガス温度関連変更量DFex(k)によって補正されるとともに、最終燃料噴射量Fi(k)の燃料が燃料噴射気筒に供給される。   Thereafter, the CPU 81 executes the processing of step 830 to step 880 following step 1320 in the same manner as described above. Accordingly, the basic fuel injection amount Fbase (k) corresponding to the updated upstream target air-fuel ratio abyfr (k) is calculated (see step 840). The basic fuel injection amount Fbase (k) is corrected by the main feedback amount DFaf (k) and the exhaust gas temperature related change amount DFex (k), and the fuel of the final fuel injection amount Fi (k) is supplied to the fuel injection cylinder. Supplied.

以上、説明したように、第2装置は、排ガス温度制御が行われているとき(排ガス温度関連変更量DFexがゼロでないとき)、排ガス温度関連変更量DFexに基づいて上流側目標空燃比abyfrを補正する。その結果、排ガス温度制御と空燃比制御とが並行して行われる場合であっても、最終燃料噴射量Fiが排ガス温度制御に必要な量(排ガス温度関連変更量DFex)だけ確実に変更(増大)される。これにより、排ガスの温度が適切に低下されるとともに、NOx排出量が実質的にゼロの近傍の値に維持される。   As described above, when the exhaust gas temperature control is performed (when the exhaust gas temperature related change amount DFex is not zero), the second device calculates the upstream target air-fuel ratio abyfr based on the exhaust gas temperature related change amount DFex. to correct. As a result, even when exhaust gas temperature control and air-fuel ratio control are performed in parallel, the final fuel injection amount Fi is reliably changed (increased) by an amount necessary for exhaust gas temperature control (exhaust gas temperature related change amount DFex). ) As a result, the temperature of the exhaust gas is appropriately reduced, and the NOx emission amount is substantially maintained at a value near zero.

なお、上記説明から理解されるように、第2装置は、参照時点krefにおける空燃比関連変更量DFaf(kref)が正の値であるか負の値であるかによらず、上記各ルーチンに従って適切な空燃比関連変更量DFafおよび排ガス温度関連変更量DFexを定めることができる。
以上が、本発明の第2の実施形態についての説明である。
As can be understood from the above description, the second device follows the above routines regardless of whether the air-fuel ratio related variation amount DFaf (kref) at the reference time point kref is a positive value or a negative value. An appropriate air-fuel ratio related change amount DFaf and exhaust gas temperature related change amount DFex can be determined.
The above is the description of the second embodiment of the present invention.

(第3実施形態)
次に、本発明の第3の実施形態に係る制御装置(以下、「第3装置」とも称呼される。)が説明される。
(Third embodiment)
Next, a control device according to a third embodiment of the present invention (hereinafter also referred to as “third device”) will be described.

<装置の概要>
第3装置は、第1装置が適用される機関10と同様の構成を有する機関(図1を参照。以下、便宜上、「機関10」と称呼される。)に適用される。そこで、第3装置が適用される装置の概要についての説明は、省略される。
<Outline of device>
The third device is applied to an engine having a configuration similar to that of the engine 10 to which the first device is applied (see FIG. 1, hereinafter referred to as “the engine 10” for convenience). Therefore, the description of the outline of the device to which the third device is applied is omitted.

<装置の作動の概要>
第3装置は、排ガス温度制御が行われる場合、必要に応じて「排ガス温度関連変更量DFexを修正する」とともに「空燃比制御を行わない」点において、第1装置と相違する。
<Outline of device operation>
When the exhaust gas temperature control is performed, the third device is different from the first device in that “the exhaust gas temperature related change amount DFex is corrected” and “the air-fuel ratio control is not performed” as necessary.

具体的に述べると、第3装置は、排ガス温度関連変更量DFex(k)が定められたとき、その排ガス温度関連変更量DFex(k)が参照時点krefにおける空燃比関連変更量DFaf(kref)よりも小さい場合、排ガス温度関連変更量DFexを「空燃比関連変更量DFaf(kref)以上の値」に修正する。   More specifically, when the exhaust gas temperature related change amount DFex (k) is determined, the third device determines that the exhaust gas temperature related change amount DFex (k) is the air-fuel ratio related change amount DFaf (kref) at the reference time point kref. If smaller, the exhaust gas temperature related variation amount DFex is corrected to “a value greater than or equal to the air / fuel ratio related variation amount DFaf (kref)”.

第3装置は、そのように修正された排ガス温度関連変更量DFex(k)を用いて排ガス温度制御を行うとともに、空燃比制御を「中止」する。
以上が、第3装置の作動の概要である。
The third device performs the exhaust gas temperature control using the exhaust gas temperature related change amount DFex (k) corrected as described above, and “stops” the air-fuel ratio control.
The above is the outline of the operation of the third device.

以下、上述した考え方に従って空燃比関連変更量DFafおよび排ガス温度関連変更量DFexを定めることは、「第3の制御方法」とも称呼される。   Hereinafter, the determination of the air-fuel ratio related variation amount DFaf and the exhaust gas temperature related variation amount DFex in accordance with the above-described concept is also referred to as a “third control method”.

<空燃比制御>
第3装置における空燃比制御の考え方は、排ガス温度制御が行われるときにメインフィードバック量DFafをゼロに設定する(すなわち、空燃比制御を行わない)点においてのみ、第1装置における空燃比制御の考え方と相違する。そこで、第3装置における空燃比制御についての詳細な説明は、省略される。
<Air-fuel ratio control>
The idea of the air / fuel ratio control in the third device is that the main feedback amount DFaf is set to zero when the exhaust gas temperature control is performed (that is, the air / fuel ratio control is not performed). It is different from the idea. Therefore, a detailed description of the air-fuel ratio control in the third device is omitted.

<排ガス温度制御>
第3装置は、まず、第1装置と同様の考え方に従い、現時点(時刻k)における排ガス温度関連変更量DFexを算出する。第3装置は、そのように算出された排ガス温度関連変更量DFex(k)が参照時点krefにおける空燃比関連変更量DFaf(kref)よりも小さい場合、排ガス温度関連変更量DFex(k)を「空燃比関連変更量DFaf(kref)以上の値DFexlarge」に変更(更新)する。
<Exhaust gas temperature control>
First, the third device calculates the exhaust gas temperature related change amount DFex at the present time (time k) according to the same concept as the first device. When the exhaust gas temperature related change amount DFex (k) calculated in this way is smaller than the air-fuel ratio related change amount DFaf (kref) at the reference time point kref, the third device sets the exhaust gas temperature related change amount DFex (k) to “ It is changed (updated) to a value DFexlarge which is not less than the air-fuel ratio related change amount DFaf (kref).

そして、第3装置は、上記(12)式に従い、上記変更(更新)された排ガス温度関連変更量DFex(すなわち、DFexlarge)を用いて基本燃料噴射量Fbaseを補正する。
以上が、第3装置が行う排ガス温度制御である。
Then, the third device corrects the basic fuel injection amount Fbase using the changed (updated) exhaust gas temperature related change amount DFex (that is, DFexlarge) according to the equation (12).
The above is the exhaust gas temperature control performed by the third device.

<第3の制御方法による制御の例>
第3装置は、上述した空燃比制御および排ガス温度制御を、上記「第3の制御方法」に従って行う。以下、空燃比制御および排ガス温度制御(の双方または一方)が行われる態様の一例が、図14を参照しながら説明される。図14は、第3装置が第3の制御方法に従った制御を「行う」場合の例を示すタイムチャートである。図14においては、理解が容易になるように、実際の各値の波形が模式化された波形が示されている。なお、図14は、空燃比制御が行われているときの空燃比関連変更量DFafが正の値であることを前提としたタイムチャートである。
<Example of control by third control method>
The third device performs the above-described air-fuel ratio control and exhaust gas temperature control in accordance with the “third control method”. Hereinafter, an example in which air-fuel ratio control and exhaust gas temperature control (both or one) are performed will be described with reference to FIG. FIG. 14 is a time chart illustrating an example in which the third device “executes” control according to the third control method. In FIG. 14, a waveform in which the actual waveform of each value is schematically shown is shown for easy understanding. FIG. 14 is a time chart on the assumption that the air-fuel ratio related variation amount DFaf when the air-fuel ratio control is being performed is a positive value.

図14に示すタイムチャートの時刻taにおいて、空燃比制御のみが行われている。この時刻taにおいて、上記同様、吸入空気量Gaは値Ga1であり、収束温度Tfおよび現在温度Tpはいずれも閾値温度Tcatthよりも低い。さらに、時刻taにおいて、目標空燃比A/Ftgtは理論空燃比stoichに設定されており、空燃比関連変更量DFafは値aである。また、排ガス温度関連変更量DFexはゼロである。よって、合計DFaf+DFexは、値aである。これにより、実空燃比A/Fが目標空燃比(理論空燃比stoich)に一致している。その結果、NOx排出量は、ゼロの近傍の値である。   Only air-fuel ratio control is performed at time ta in the time chart shown in FIG. At this time ta, as described above, the intake air amount Ga is the value Ga1, and the convergence temperature Tf and the current temperature Tp are both lower than the threshold temperature Tcatth. Further, at time ta, the target air-fuel ratio A / Ftgt is set to the stoichiometric air-fuel ratio stoich, and the air-fuel ratio related variation amount DFaf is the value a. Further, the exhaust gas temperature related variation amount DFex is zero. Therefore, the total DFaf + DFex is the value a. As a result, the actual air-fuel ratio A / F matches the target air-fuel ratio (theoretical air-fuel ratio stoich). As a result, the NOx emission amount is a value near zero.

その後、時刻tbにおいて吸入空気量Gaが値Ga1から値Ga2に増大し、時刻tcにおいて収束温度Tfおよび現在温度Tpの双方が閾値温度Tcatth以上となる。このとき、空燃比制御が「中止」されるとともに、排ガス温度制御が開始される。   Thereafter, the intake air amount Ga increases from the value Ga1 to the value Ga2 at the time tb, and both the convergence temperature Tf and the current temperature Tp become equal to or higher than the threshold temperature Tcatth at the time tc. At this time, the air-fuel ratio control is “stopped” and the exhaust gas temperature control is started.

具体的に述べると、まず、空燃比制御が中止されることにより、時刻tcにおいて、空燃比関連変更量DFafは値aからゼロに減少する。さらに、上記排ガス温度関連変更量テーブルMapDFex(NE,Ga)により、排ガス温度関連変更量DFex(本例においては、値b)が定められる。このとき、参照時点kref(本例においては、時刻ta、時刻tbまたは時刻tc)における空燃比関連変更量DFaf(値a)よりも排ガス温度関連変更量DFex(値b)が小さいと仮定する。本仮定に従えば、上述したように、時刻tcにおける排ガス温度関連変更量DFex(値b)は、参照時点krefにおける空燃比関連変更量DFaf(値a)以上の値(本例においては、値d)に修正される。   More specifically, the air-fuel ratio related change amount DFaf decreases from the value a to zero at time tc by stopping the air-fuel ratio control. Further, the exhaust gas temperature related change amount DFex (in this example, the value b) is determined by the exhaust gas temperature related change amount table MapDFex (NE, Ga). At this time, it is assumed that the exhaust gas temperature related change amount DFex (value b) is smaller than the air-fuel ratio related change amount DFaf (value a) at the reference time point kref (in this example, time ta, time tb or time tc). According to this assumption, as described above, the exhaust gas temperature related change amount DFex (value b) at the time tc is equal to or greater than the air-fuel ratio related change amount DFaf (value a) at the reference time point kref (in this example, the value d) is corrected.

そのため、時刻tcにおける合計DFaf+DFex(値d)は、値aよりも大きいことになる。その結果、時刻tcにおいて、実空燃比A/Fは、理論空燃比stoichよりも小さい値(リッチ側の値)になる。なお、時刻tcにおいて、空燃比制御は中止されているので、目標空燃比A/Ftgtは設定されない(図中の破線を参照。)。   Therefore, the total DFaf + DFex (value d) at time tc is larger than value a. As a result, at the time tc, the actual air-fuel ratio A / F becomes a value (rich side value) smaller than the stoichiometric air-fuel ratio stoich. Note that since the air-fuel ratio control is stopped at time tc, the target air-fuel ratio A / Ftgt is not set (see the broken line in the figure).

その結果、時刻tcにおいて、触媒導入ガスの空燃比も、理論空燃比stoichよりもリッチ側の空燃比になる。そのため、燃料冷却効果が適切に得られ、排ガスの温度が適切に低下される。さらに、上述したように、排ガスの空燃比が理論空燃比stoichからリッチ側に向けて離れても、NOxの浄化率は許容できない程度にまでは低下しない。そのため、時刻tcにおいて、NOx排出量は実質的にゼロの近傍の値に維持される。   As a result, at time tc, the air-fuel ratio of the catalyst introduction gas also becomes richer than the stoichiometric air-fuel ratio stoich. Therefore, a fuel cooling effect is appropriately obtained, and the temperature of the exhaust gas is appropriately reduced. Furthermore, as described above, even if the air-fuel ratio of the exhaust gas departs from the stoichiometric air-fuel ratio stoich toward the rich side, the NOx purification rate does not decrease to an unacceptable level. Therefore, at the time tc, the NOx emission amount is substantially maintained at a value near zero.

その後、上記同様、時刻teにおいて吸入空気量Gaが値Ga2から値Ga1に減少し、時刻tfにおいて収束温度Tfおよび現在温度Tpの双方が閾値温度Tcatthよりも低くなる。このとき、排ガス温度制御が終了されるとともに、空燃比制御(目標空燃比A/Ftgtは理論空燃比stoich)が再開される。   Thereafter, as described above, the intake air amount Ga decreases from the value Ga2 to the value Ga1 at the time te, and both the convergence temperature Tf and the current temperature Tp become lower than the threshold temperature Tcatth at the time tf. At this time, the exhaust gas temperature control is ended, and the air-fuel ratio control (the target air-fuel ratio A / Ftgt is the stoichiometric air-fuel ratio stoich) is resumed.

このように、本発明の第3の制御方法に従った制御が行われる場合、排ガス温度制御が行われる期間中であっても、排ガスの温度が適切に低下され得る。さらに、同期間中であっても、NOx排出量が増大することが防がれ得る。
以上が、第3の制御方法による制御の例である。
Thus, when the control according to the third control method of the present invention is performed, the temperature of the exhaust gas can be appropriately reduced even during the period in which the exhaust gas temperature control is performed. Furthermore, it is possible to prevent the NOx emission amount from increasing even during the same period.
The above is an example of control by the third control method.

<実際の作動>
以下、第3装置の実際の作動が説明される。
第3装置において、CPU81は、燃料噴射の制御についての図8、排ガス温度関連変更量の算出についての図15、メインフィードバック量の算出についての図16、および、サブフィードバック量の算出についての図11、に示した各ルーチンを所定のタイミング毎に繰り返し実行する。
<Actual operation>
Hereinafter, the actual operation of the third device will be described.
In the third device, the CPU 81 performs FIG. 8 for the control of fuel injection, FIG. 15 for the calculation of the exhaust gas temperature related change amount, FIG. 16 for the calculation of the main feedback amount, and FIG. 11 for the calculation of the sub feedback amount. The routines shown in (1) and (2) are repeatedly executed at predetermined timings.

第3装置は、CPU81が、図9および図10に示すフローチャートに代えて「図15」および「図16」に示すフローチャートを実行する点についてのみ、第1装置と相違している。そこで、以下、この相違点を中心として、CPU81が実行する各ルーチンが説明される。   The third device is different from the first device only in that the CPU 81 executes the flowcharts shown in FIG. 15 and FIG. 16 instead of the flowcharts shown in FIGS. 9 and 10. Thus, hereinafter, each routine executed by the CPU 81 will be described focusing on this difference.

CPU81は、燃料噴射気筒のクランク角度が上記クランク角度θfに一致するタイミング毎に、図15にフローチャートによって示した「第3排ガス温度関連変更量算出ルーチン」を繰り返し実行する。CPU81は、このルーチンにより、排ガス温度関連変更量DFexを算出する。   The CPU 81 repeatedly executes the “third exhaust gas temperature related change amount calculation routine” shown by the flowchart in FIG. 15 at each timing when the crank angle of the fuel injection cylinder coincides with the crank angle θf. The CPU 81 calculates the exhaust gas temperature related change amount DFex by this routine.

図15に示したルーチンは、ステップ1510およびステップ1520が追加されている点のみにおいて、図9に示したルーチンと相違している。そこで、図15における図9に示したステップと同一の処理を行うためのステップには、図9のそのようなステップに付された符号と同一の符号が付されている。これらのステップについての詳細な説明は、適宜省略される。   The routine shown in FIG. 15 differs from the routine shown in FIG. 9 only in that step 1510 and step 1520 are added. Accordingly, steps for performing the same processing as the steps shown in FIG. 9 in FIG. 15 are denoted by the same reference numerals as those given to such steps in FIG. Detailed description of these steps will be omitted as appropriate.

具体的に述べると、CPU81は、上記タイミングにて図15のステップ1500から処理を開始すると、ステップ910およびステップ920を経由してステップ930に進む。そして、CPU81は、収束温度Tf(k)および現在温度Tp(k)の双方が閾値温度Tcatth以上であれば、ステップ950に進んで排ガス温度関連変更量DFex(k)を算出する。   Specifically, when the CPU 81 starts processing from step 1500 in FIG. 15 at the above timing, the process proceeds to step 930 via step 910 and step 920. If both the convergence temperature Tf (k) and the current temperature Tp (k) are equal to or higher than the threshold temperature Tcatth, the CPU 81 proceeds to step 950 and calculates the exhaust gas temperature related change amount DFex (k).

次いで、CPU81は、ステップ1510に進む。CPU81は、ステップ1510にて、現時点における排ガス温度関連変更量DFex(k)が参照時点krefにおけるメインフィードバック量DFaf(kref)よりも小さいか否かを判定する。なお、上述したように、CPU81は、ステップ930における判定の結果が「No」から「Yes」に変化した時点(時刻k)を参照時点krefとしてRAM83に格納する。   Next, the CPU 81 proceeds to step 1510. In step 1510, the CPU 81 determines whether or not the exhaust gas temperature related change amount DFex (k) at the current time is smaller than the main feedback amount DFaf (kref) at the reference time kref. As described above, the CPU 81 stores the time (time k) when the determination result in step 930 changes from “No” to “Yes” as the reference time kref in the RAM 83.

現時点における排ガス温度関連変更量DFex(k)が参照時点krefにおけるメインフィードバック量DFaf(kref)「以上」である場合、CPU81は、ステップ1510にて「No」と判定し、ステップ1595に進んで本ルーチンを一旦終了する。よって、この場合、ステップ950にて算出された排ガス温度関連変更量DFex(k)を用いて基本燃料噴射量Fbase(k)が補正される(図8のステップ850を参照。)。   When the exhaust gas temperature related change amount DFex (k) at the present time is the main feedback amount DFaf (kref) “more than” at the reference time point kref, the CPU 81 makes a “No” determination at step 1510, and proceeds to step 1595. The routine is temporarily terminated. Therefore, in this case, the basic fuel injection amount Fbase (k) is corrected using the exhaust gas temperature related variation amount DFex (k) calculated in step 950 (see step 850 in FIG. 8).

これに対し、現時点における排ガス温度関連変更量DFex(k)が参照時点krefにおけるメインフィードバック量DFaf(kref)よりも「小さい」場合、CPU81は、ステップ1510にて「Yes」と判定し、ステップ1520に進む。CPU81は、ステップ1520にて、排ガス温度関連変更量DFex(k)に「参照時点krefにおける空燃比関連変更量DFaf(kref)以上の変更量DFexlarge」を格納する。その後、CPU81は、ステップ1595に進んで本ルーチンを一旦終了する。よって、この場合、排ガス温度関連変更量DFex(k)が変更量DFexlargeに変更されるとともに、この変更量DFexlargeを用いて基本燃料噴射量Fbaseが補正される(図8のステップ850を参照。)。   On the other hand, if the exhaust gas temperature related change amount DFex (k) at the current time is “smaller” than the main feedback amount DFaf (kref) at the reference time kref, the CPU 81 determines “Yes” in step 1510, and step 1520. Proceed to In step 1520, the CPU 81 stores “a change amount DFexlarge greater than or equal to the air-fuel ratio related change amount DFaf (kref) at the reference time point kref” in the exhaust gas temperature related change amount DFex (k). Thereafter, the CPU 81 proceeds to step 1595 to end the present routine tentatively. Therefore, in this case, the exhaust gas temperature related change amount DFex (k) is changed to the change amount DFexlarge, and the basic fuel injection amount Fbase is corrected using the change amount DFexlarge (see step 850 in FIG. 8). .

さらに、CPU81は、燃料噴射気筒のクランク角度が上記クランク角度θgに一致するタイミング毎に、図16にフローチャートによって示した「第3空燃比関連変更量(メインフィードバック量)算出ルーチン」を繰り返し実行する。CPU81は、このルーチンにより、メインフィードバック量DFafを算出する。   Further, the CPU 81 repeatedly executes the “third air-fuel ratio related change amount (main feedback amount) calculation routine” shown by the flowchart in FIG. 16 at each timing when the crank angle of the fuel injection cylinder coincides with the crank angle θg. . The CPU 81 calculates the main feedback amount DFaf by this routine.

図16に示したルーチンは、ステップ1050が「削除」されている点のみにおいて図10に示したルーチンと相違している。そこで、図16において図10に示したステップと同一の処理を行うためのステップには、図10のそのようなステップに付された符号と同一の符号が付されている。これらのステップについての詳細な説明は適宜省略される。   The routine shown in FIG. 16 differs from the routine shown in FIG. 10 only in that step 1050 is “deleted”. Therefore, in FIG. 16, steps for performing the same processing as the steps shown in FIG. 10 are denoted by the same reference numerals as those given to such steps in FIG. 10. Detailed description of these steps will be omitted as appropriate.

具体的に述べると、CPU81は、上記タイミングにて図16のステップ1600から処理を開始すると、メインフィードバック制御条件が成立していれば、ステップ1005を経由してステップ1010に進む。現時点における排ガス温度関連変更量DFex(k)がゼロである場合(すなわち、排ガス温度制御が行われていない場合)、CPU81は、ステップ1010にて「Yes」と判定し、ステップ1010〜ステップ1045を経由してステップ1695に進み、本ルーチンを一旦終了する。これにより、メインフィードバック量DFaf(k)が決定される。   Specifically, when the CPU 81 starts processing from step 1600 in FIG. 16 at the above timing, if the main feedback control condition is satisfied, the process proceeds to step 1010 via step 1005. When the exhaust gas temperature related change amount DFex (k) at the present time is zero (that is, when the exhaust gas temperature control is not performed), the CPU 81 determines “Yes” in step 1010, and performs steps 1010 to 1045. Then, the process proceeds to step 1695 to end the present routine tentatively. Thereby, the main feedback amount DFaf (k) is determined.

一方、現時点における排ガス温度関連変更量DFex(k)がゼロではない場合(すなわち、排ガス温度制御が行われている場合)、CPU81はステップ1010にて「No」と判定し、ステップ1055およびステップ1060を経由してステップ1695に進み、本ルーチンを一旦終了する。これにより、メインフィードバック量DFaf(k)としてゼロが設定される。   On the other hand, when the exhaust gas temperature related change amount DFex (k) at the current time is not zero (that is, when the exhaust gas temperature control is performed), the CPU 81 makes a “No” determination at step 1010, and steps 1055 and 1060. Then, the process proceeds to step 1695 to end the present routine tentatively. Thereby, zero is set as the main feedback amount DFaf (k).

このように、排ガス温度制御が行われている場合(ステップ1010にて「No」と判定される場合)、かならずメインフィードバック量DFaf(k)としてゼロが設定される。すなわち、空燃比制御が「中止」される。   Thus, when exhaust gas temperature control is performed (when it is determined as “No” in Step 1010), zero is always set as the main feedback amount DFaf (k). That is, the air-fuel ratio control is “stopped”.

以上、説明したように、第3装置は、排ガス温度制御が行われているとき(排ガス温度関連変更量DFexがゼロでないとき)、空燃比制御を中止する。さらに、第3装置は、必要に応じて、排ガス温度関連変更量DFexを「参照時点krefにおける空燃比関連変更量DFaf以上の量」に修正する。その結果、排ガス温度制御が行われるときに空燃比制御が中止されても、最終燃料噴射量Fiが確実に変更(増大)される。これにより、排ガスの温度が適切に低下されるとともに、NOx排出量が実質的にゼロの近傍の値に維持される。   As described above, the third device stops the air-fuel ratio control when the exhaust gas temperature control is being performed (when the exhaust gas temperature related change amount DFex is not zero). Further, the third device corrects the exhaust gas temperature related variation amount DFex to “an amount greater than the air / fuel ratio related variation amount DFaf at the reference time point kref” as necessary. As a result, even if the air-fuel ratio control is stopped when the exhaust gas temperature control is performed, the final fuel injection amount Fi is reliably changed (increased). As a result, the temperature of the exhaust gas is appropriately reduced, and the NOx emission amount is substantially maintained at a value near zero.

なお、上記説明から理解されるように、第3装置は、参照時点krefにおける空燃比関連変更量DFaf(kref)が正の値であるか負の値であるかによらず、上記各ルーチンに従って適切な排ガス温度関連変更量DFexを定めることができる。
以上が、本発明の第3の実施形態についての説明である。
As can be understood from the above description, the third device follows the above routines regardless of whether the air-fuel ratio related change amount DFaf (kref) at the reference time point kref is a positive value or a negative value. An appropriate exhaust gas temperature related change amount DFex can be determined.
The above is the description of the third embodiment of the present invention.

(第4実施形態)
次に、本発明の第4の実施形態に係る制御装置(以下、「第4装置」とも称呼される。)が説明される。
(Fourth embodiment)
Next, a control device according to a fourth embodiment of the present invention (hereinafter also referred to as “fourth device”) will be described.

<装置の概要>
第4装置は、第1装置が適用される機関10と同様の構成を有する機関(図1を参照。以下、便宜上、「機関10」と称呼される。)に適用される。そこで、第4装置が適用される装置の概要についての説明は、省略される。
<Outline of device>
The fourth device is applied to an engine having the same configuration as the engine 10 to which the first device is applied (see FIG. 1, hereinafter referred to as “engine 10” for convenience). Therefore, the description of the outline of the device to which the fourth device is applied is omitted.

<装置の作動の概要>
第4装置は、排ガス温度制御が行われる場合、必要に応じて「排ガス温度関連変更量DFexを修正する」とともに「空燃比制御を行わなわない」点において、第1装置と相違する。さらに、第4装置は、「第3装置とは異なる考え方によって排ガス温度関連変更量DFexを修正する」点において、第3装置と相違する。
<Outline of device operation>
When the exhaust gas temperature control is performed, the fourth device is different from the first device in that “the exhaust gas temperature related change amount DFex is corrected” and “the air-fuel ratio control is not performed” as necessary. Furthermore, the fourth device is different from the third device in that “the exhaust gas temperature related change amount DFex is corrected by a different concept from the third device”.

具体的に述べると、第4装置は、排ガス温度関連変更量DFex(k)が定められたとき、その排ガス温度関連変更量DFex(k)が参照時点krefにおける空燃比関連変更量DFaf(kref)よりも小さい場合、排ガス温度関連変更量DFexを「その排ガス温度関連変更量DFexと空燃比関連変更量DFaf(kref)との和」に修正する。   More specifically, when the exhaust gas temperature related change amount DFex (k) is determined, the fourth device determines that the exhaust gas temperature related change amount DFex (k) is the air-fuel ratio related change amount DFaf (kref) at the reference time point kref. Is smaller than that, the exhaust gas temperature related variation amount DFex is corrected to “the sum of the exhaust gas temperature related variation amount DFex and the air-fuel ratio related variation amount DFaf (kref)”.

第4装置は、そのように修正された排ガス温度関連変更量DFex(k)を用いて排ガス温度制御を行うとともに、空燃比制御を「中止」する。
以上が、第4装置の作動の概要である。
The fourth device performs the exhaust gas temperature control using the modified exhaust gas temperature related variation amount DFex (k), and “stops” the air-fuel ratio control.
The above is the outline of the operation of the fourth device.

以下、上述した考え方に従って空燃比関連変更量DFafおよび排ガス温度関連変更量DFexを定めることは、「第4の制御方法」とも称呼される。   Hereinafter, the determination of the air-fuel ratio related variation amount DFaf and the exhaust gas temperature related variation amount DFex according to the above-described concept is also referred to as a “fourth control method”.

<空燃比制御>
第4装置における空燃比制御の考え方は、排ガス温度制御が行われるときにメインフィードバック量DFafをゼロに設定する(すなわち、空燃比制御を行わない)点においてのみ、第1装置における空燃比制御の考え方と相違する。そこで、第4装置における空燃比制御についての詳細な説明は、省略される。
<Air-fuel ratio control>
The idea of the air / fuel ratio control in the fourth device is that the main feedback amount DFaf is set to zero when the exhaust gas temperature control is performed (that is, the air / fuel ratio control is not performed). It is different from the idea. Therefore, detailed description of the air-fuel ratio control in the fourth device is omitted.

<排ガス温度制御>
第4装置は、まず、第1装置と同様の考え方に従い、現時点(時刻k)における排ガス温度関連変更量DFexを算出する。第4装置は、そのように算出された排ガス温度関連変更量DFex(k)が参照時点krefにおける空燃比関連変更量DFaf(kref)よりも小さい場合、排ガス温度関連変更量DFex(k)を「排ガス温度関連変更量DFex(k)と空燃比関連変更量DFaf(kref)との和」に変更(更新)する。
<Exhaust gas temperature control>
First, the fourth device calculates the exhaust gas temperature related change amount DFex at the present time (time k) according to the same concept as the first device. When the exhaust gas temperature related change amount DFex (k) calculated in this way is smaller than the air-fuel ratio related change amount DFaf (kref) at the reference time point kref, the fourth device sets the exhaust gas temperature related change amount DFex (k) to “ Change (update) to “the sum of the exhaust gas temperature related change amount DFex (k) and the air-fuel ratio related change amount DFaf (kref)”.

そして、第4装置は、上記(12)式に従い、上記変更(更新)された排ガス温度関連変更量DFex(すなわち、DFexlarge)を用いて基本燃料噴射量Fbaseを補正する。
以上が、第4装置が行う排ガス温度制御である。
Then, the fourth device corrects the basic fuel injection amount Fbase using the changed (updated) exhaust gas temperature related change amount DFex (that is, DFexlarge) according to the equation (12).
The above is the exhaust gas temperature control performed by the fourth device.

<第4の制御方法による制御の例>
第4装置は、上述した空燃比制御および排ガス温度制御を、上記「第4の制御方法」に従って行う。以下、空燃比制御および排ガス温度制御(の双方または一方)が行われる態様の一例が、図17を参照しながら説明される。図17は、第4装置が第4の制御方法に従った制御を「行う」場合の例を示すタイムチャートである。図17においては、理解が容易になるように、実際の各値の波形が模式化された波形が示されている。なお、図17は、空燃比制御が行われているときの空燃比関連変更量DFafが正の値であることを前提としたタイムチャートである。
<Example of control by the fourth control method>
The fourth device performs the above-described air-fuel ratio control and exhaust gas temperature control in accordance with the “fourth control method”. Hereinafter, an example in which air-fuel ratio control and exhaust gas temperature control (both or one) are performed will be described with reference to FIG. FIG. 17 is a time chart illustrating an example in which the fourth device “executes” control according to the fourth control method. In FIG. 17, a waveform in which the actual waveform of each value is schematically shown is shown for easy understanding. FIG. 17 is a time chart on the assumption that the air-fuel ratio related variation amount DFaf when the air-fuel ratio control is being performed is a positive value.

図17に示すタイムチャートの時刻taにおいて、空燃比制御のみが行われている。この時刻taにおいて、上記同様、吸入空気量Gaは値Ga1であり、収束温度Tfおよび現在温度Tpはいずれも閾値温度Tcatthよりも低い。さらに、時刻taにおいて、目標空燃比A/Ftgtは理論空燃比stoichに設定されており、空燃比関連変更量DFafは値aである。また、排ガス温度関連変更量DFexはゼロである。よって、合計DFaf+DFexは、値aである。これにより、実空燃比A/Fが目標空燃比(理論空燃比stoich)に一致している。その結果、NOx排出量は、ゼロの近傍の値である。   Only air-fuel ratio control is performed at time ta in the time chart shown in FIG. At this time ta, as described above, the intake air amount Ga is the value Ga1, and the convergence temperature Tf and the current temperature Tp are both lower than the threshold temperature Tcatth. Further, at time ta, the target air-fuel ratio A / Ftgt is set to the stoichiometric air-fuel ratio stoich, and the air-fuel ratio related variation amount DFaf is the value a. Further, the exhaust gas temperature related variation amount DFex is zero. Therefore, the total DFaf + DFex is the value a. As a result, the actual air-fuel ratio A / F matches the target air-fuel ratio (theoretical air-fuel ratio stoich). As a result, the NOx emission amount is a value near zero.

その後、時刻tbにおいて吸入空気量Gaが値Ga1から値Ga2に増大し、時刻tcにおいて収束温度Tfおよび現在温度Tpの双方が閾値温度Tcatth以上となる。このとき、空燃比制御が「中止」されるとともに、排ガス温度制御が開始される。   Thereafter, the intake air amount Ga increases from the value Ga1 to the value Ga2 at the time tb, and both the convergence temperature Tf and the current temperature Tp become equal to or higher than the threshold temperature Tcatth at the time tc. At this time, the air-fuel ratio control is “stopped” and the exhaust gas temperature control is started.

具体的に述べると、まず、空燃比制御が中止されることにより、時刻tcにおいて、空燃比関連変更量DFafは値aからゼロに減少する。さらに、上記排ガス温度関連変更量テーブルMapDFex(NE,Ga)により、排ガス温度関連変更量DFex(本例においては、値b)が定められる。このとき、参照時点kref(本例においては、時刻ta、時刻tbまたは時刻tc)における空燃比関連変更量DFaf(値a)よりも排ガス温度関連変更量DFex(値b)が小さいと仮定する。本仮定に従えば、上述したように、時刻tcにおける排ガス温度関連変更量DFex(値b)は、その排ガス温度関連変更量DFex(値b)と参照時点krefにおける空燃比関連変更量DFaf(値a)との和(本例においては、値a+b)に修正される。   More specifically, the air-fuel ratio related change amount DFaf decreases from the value a to zero at time tc by stopping the air-fuel ratio control. Further, the exhaust gas temperature related change amount DFex (in this example, the value b) is determined by the exhaust gas temperature related change amount table MapDFex (NE, Ga). At this time, it is assumed that the exhaust gas temperature related change amount DFex (value b) is smaller than the air-fuel ratio related change amount DFaf (value a) at the reference time point kref (in this example, time ta, time tb or time tc). According to this assumption, as described above, the exhaust gas temperature related change amount DFex (value b) at time tc is the exhaust gas temperature related change amount DFex (value b) and the air-fuel ratio related change amount DFaf (value b) at the reference time point kref. a) and the sum (in this example, value a + b).

そのため、時刻tcにおける合計DFaf+DFex(値a+b)は、値aよりも大きいことになる。その結果、時刻tcにおいて、実空燃比A/Fは、理論空燃比stoichよりも小さい値(リッチ側の値)になる。なお、時刻tcにおいて、空燃比制御は中止されているので、目標空燃比A/Ftgtは設定されない(図中の破線を参照。)。   Therefore, the total DFaf + DFex (value a + b) at time tc is larger than value a. As a result, at the time tc, the actual air-fuel ratio A / F becomes a value (rich side value) smaller than the stoichiometric air-fuel ratio stoich. Note that since the air-fuel ratio control is stopped at time tc, the target air-fuel ratio A / Ftgt is not set (see the broken line in the figure).

その結果、時刻tcにおいて、触媒導入ガスの空燃比も、理論空燃比stoichよりもリッチ側の空燃比になる。そのため、燃料冷却効果が適切に得られ、排ガスの温度が適切に低下される。さらに、上述したように、排ガスの空燃比が理論空燃比stoichからリッチ側に向けて離れても、NOxの浄化率は許容できない程度にまでは低下しない。そのため、時刻tcにおいて、NOx排出量は実質的にゼロの近傍の値に維持される。   As a result, at time tc, the air-fuel ratio of the catalyst introduction gas also becomes richer than the stoichiometric air-fuel ratio stoich. Therefore, a fuel cooling effect is appropriately obtained, and the temperature of the exhaust gas is appropriately reduced. Furthermore, as described above, even if the air-fuel ratio of the exhaust gas departs from the stoichiometric air-fuel ratio stoich toward the rich side, the NOx purification rate does not decrease to an unacceptable level. Therefore, at the time tc, the NOx emission amount is substantially maintained at a value near zero.

その後、上記同様、時刻teにおいて吸入空気量Gaが値Ga2から値Ga1に減少し、時刻tfにおいて収束温度Tfおよび現在温度Tpの双方が閾値温度Tcatthよりも低くなる。このとき、排ガス温度制御が終了されるとともに、空燃比制御(目標空燃比A/Ftgtは理論空燃比stoich)が再開される。   Thereafter, as described above, the intake air amount Ga decreases from the value Ga2 to the value Ga1 at the time te, and both the convergence temperature Tf and the current temperature Tp become lower than the threshold temperature Tcatth at the time tf. At this time, the exhaust gas temperature control is ended, and the air-fuel ratio control (the target air-fuel ratio A / Ftgt is the stoichiometric air-fuel ratio stoich) is resumed.

このように、本発明の第4の制御方法に従った制御が行われる場合、排ガス温度制御が行われる期間中であっても、排ガスの温度が適切に低下され得る。さらに、同期間中であっても、NOx排出量が増大することが防がれ得る。
以上が、第4の制御方法による制御の例である。
Thus, when the control according to the fourth control method of the present invention is performed, the temperature of the exhaust gas can be appropriately reduced even during the period in which the exhaust gas temperature control is performed. Furthermore, it is possible to prevent the NOx emission amount from increasing even during the same period.
The above is an example of control by the fourth control method.

<実際の作動>
以下、第4装置の実際の作動が説明される。
第4装置において、CPU81は、燃料噴射の制御についての図8、排ガス温度関連変更量の算出についての図18、メインフィードバック量の算出についての図16、および、サブフィードバック量の算出についての図11、に示した各ルーチンを所定のタイミング毎に繰り返し実行する。
<Actual operation>
Hereinafter, the actual operation of the fourth device will be described.
In the fourth device, the CPU 81 performs FIG. 8 regarding the control of fuel injection, FIG. 18 regarding the calculation of the exhaust gas temperature related change amount, FIG. 16 regarding the calculation of the main feedback amount, and FIG. 11 regarding the calculation of the sub feedback amount. The routines shown in (1) and (2) are repeatedly executed at predetermined timings.

第4装置は、CPU81が、図9および図10に示すフローチャートに代えて「図18」および「図16」に示すフローチャートを実行する点についてのみ、第1装置と相違している。そこで、以下、この相違点を中心として、CPU81が実行する各ルーチンが説明される。なお、図16は、上記第3装置におけるメインフィードバック量算出ルーチンとして、すでに説明されている。   The fourth device is different from the first device only in that the CPU 81 executes the flowcharts shown in FIG. 18 and FIG. 16 instead of the flowcharts shown in FIGS. 9 and 10. Thus, hereinafter, each routine executed by the CPU 81 will be described focusing on this difference. Note that FIG. 16 has already been described as the main feedback amount calculation routine in the third device.

CPU81は、燃料噴射気筒のクランク角度が上記クランク角度θfに一致するタイミング毎に、図18にフローチャートによって示した「第4排ガス温度関連変更量算出ルーチン」を繰り返し実行する。CPU81は、このルーチンにより、排ガス温度関連変更量DFexを算出する。   The CPU 81 repeatedly executes the “fourth exhaust gas temperature related change amount calculation routine” shown by the flowchart in FIG. 18 at each timing when the crank angle of the fuel injection cylinder coincides with the crank angle θf. The CPU 81 calculates the exhaust gas temperature related change amount DFex by this routine.

図18に示したルーチンは、ステップ1810およびステップ1820が追加されている点のみにおいて、図9に示したルーチンと相違している。そこで、図18における図9に示したステップと同一の処理を行うためのステップには、図9のそのようなステップに付された符号と同一の符号が付されている。これらのステップについての詳細な説明は、適宜省略される。   The routine shown in FIG. 18 differs from the routine shown in FIG. 9 only in that step 1810 and step 1820 are added. Therefore, steps for performing the same processing as the steps shown in FIG. 9 in FIG. 18 are denoted by the same reference numerals as those given to such steps in FIG. Detailed description of these steps will be omitted as appropriate.

具体的に述べると、CPU81は、上記タイミングにて図18のステップ1800から処理を開始すると、ステップ910およびステップ920を経由してステップ930に進む。そして、CPU81は、収束温度Tf(k)および現在温度Tp(k)の双方が閾値温度Tcatth以上であれば、ステップ950に進んで排ガス温度関連変更量DFex(k)を算出する。   Specifically, when the CPU 81 starts processing from step 1800 in FIG. 18 at the above timing, the process proceeds to step 930 via step 910 and step 920. If both the convergence temperature Tf (k) and the current temperature Tp (k) are equal to or higher than the threshold temperature Tcatth, the CPU 81 proceeds to step 950 and calculates the exhaust gas temperature related change amount DFex (k).

次いで、CPU81は、ステップ1810に進む。CPU81は、ステップ1810にて、現時点における排ガス温度関連変更量DFex(k)が参照時点krefにおけるメインフィードバック量DFaf(kref)よりも小さいか否かを判定する。なお、上述したように、CPU81は、ステップ930における判定の結果が「No」から「Yes」に変化した時点(時刻k)を参照時点krefとしてRAM83に格納する。   Next, the CPU 81 proceeds to step 1810. In step 1810, the CPU 81 determines whether or not the exhaust gas temperature related change amount DFex (k) at the current time is smaller than the main feedback amount DFaf (kref) at the reference time kref. As described above, the CPU 81 stores the time (time k) when the determination result in step 930 changes from “No” to “Yes” as the reference time kref in the RAM 83.

現時点における排ガス温度関連変更量DFex(k)が参照時点krefにおけるメインフィードバック量DFaf(kref)「以上」である場合、CPU81は、ステップ1810にて「No」と判定し、ステップ1895に進んで本ルーチンを一旦終了する。よって、この場合、ステップ950にて算出された排ガス温度関連変更量DFex(k)を用いて基本燃料噴射量Fbase(k)が補正される(図8のステップ850を参照。)。   When the exhaust gas temperature related change amount DFex (k) at the present time is the main feedback amount DFaf (kref) “more than” at the reference time point kref, the CPU 81 makes a “No” determination at step 1810 and proceeds to step 1895 to proceed to this step. The routine is temporarily terminated. Therefore, in this case, the basic fuel injection amount Fbase (k) is corrected using the exhaust gas temperature related variation amount DFex (k) calculated in step 950 (see step 850 in FIG. 8).

これに対し、現時点における排ガス温度関連変更量DFex(k)が参照時点krefにおけるメインフィードバック量DFaf(kref)よりも「小さい」場合、CPU81は、ステップ1810にて「Yes」と判定し、ステップ1820に進む。CPU81は、ステップ1820にて、排ガス温度関連変更量DFex(k)に「排ガス温度関連変更量DFex(k)と、参照時点krefにおける空燃比関連変更量DFaf(kref)と、の和」を格納する。その後、CPU81は、ステップ1895に進んで本ルーチンを一旦終了する。よって、この場合、排ガス温度関連変更量DFex(k)が上記「和」に変更されるとともに、この「和」を用いて基本燃料噴射量Fbaseが補正される(図8のステップ850を参照。)。   On the other hand, if the exhaust gas temperature related change amount DFex (k) at the current time is “smaller” than the main feedback amount DFaf (kref) at the reference time kref, the CPU 81 determines “Yes” in step 1810, and step 1820. Proceed to In step 1820, the CPU 81 stores “the sum of the exhaust gas temperature related change amount DFex (k) and the air / fuel ratio related change amount DFaf (kref) at the reference time point kref” in the exhaust gas temperature related change amount DFex (k). To do. Thereafter, the CPU 81 proceeds to step 1895 to end the present routine tentatively. Therefore, in this case, the exhaust gas temperature related change amount DFex (k) is changed to the “sum”, and the basic fuel injection amount Fbase is corrected using the “sum” (see step 850 in FIG. 8). ).

以上、説明したように、第4装置は、排ガス温度制御が行われるときに空燃比制御を中止するとともに、必要に応じて排ガス温度関連変更量DFexを「排ガス温度関連変更量DFexと参照時点krefにおける空燃比関連変更量DFafとの和」に修正する。その結果、排ガス温度制御が行われるときに空燃比制御が中止されても、最終燃料噴射量Fiが確実に変更(増大)されることになる。そのため、排ガスの温度が適切に低下されるとともに、NOx排出量が実質的にゼロの近傍の値に維持される。   As described above, the fourth device stops the air-fuel ratio control when the exhaust gas temperature control is performed, and sets the exhaust gas temperature related change amount DFex as “the exhaust gas temperature related change amount DFex and the reference time point kref as necessary. To the sum of the air-fuel ratio related change amount DFaf in As a result, even if the air-fuel ratio control is stopped when the exhaust gas temperature control is performed, the final fuel injection amount Fi is reliably changed (increased). For this reason, the temperature of the exhaust gas is appropriately lowered, and the NOx emission amount is maintained at a value in the vicinity of substantially zero.

なお、上記説明から理解されるように、第4装置は、参照時点krefにおける空燃比関連変更量DFaf(kref)が正の値であるか負の値であるかによらず、上記各ルーチンに従って適切な排ガス温度関連変更量DFexを定めることができる。
以上が、本発明の第4の実施形態についての説明である。
As can be understood from the above description, the fourth device follows the above routines regardless of whether the air-fuel ratio related change amount DFaf (kref) at the reference time point kref is a positive value or a negative value. An appropriate exhaust gas temperature related change amount DFex can be determined.
The above is the description of the fourth embodiment of the present invention.

(第5実施形態)
次に、本発明の第5の実施形態に係る制御装置(以下、「第5装置」とも称呼される。)が説明される。
(Fifth embodiment)
Next, a control device according to a fifth embodiment of the present invention (hereinafter also referred to as “fifth device”) will be described.

<装置の概要>
第5装置は、第1装置が適用される機関10と同様の構成を有する機関(図1を参照。以下、便宜上、「機関10」と称呼される。)に適用される。そこで、第5装置が適用される装置の概要についての説明は、省略される。
<Outline of device>
The fifth device is applied to an engine having the same configuration as the engine 10 to which the first device is applied (see FIG. 1, hereinafter referred to as “engine 10” for convenience). Therefore, the description of the outline of the device to which the fifth device is applied is omitted.

<装置の作動の概要>
第5装置は、排ガス温度制御が行われる場合、「排ガス温度関連変更量DFexが触媒53の温度に応じて変更される」点において、第1装置と相違する。
<Outline of device operation>
The fifth device is different from the first device in that the exhaust gas temperature related change amount DFex is changed according to the temperature of the catalyst 53 when the exhaust gas temperature control is performed.

具体的に述べると、第5装置は、排ガス温度制御が行われる場合、排ガス温度関連変更量DFexとして「機関10の運転状態に基づいて定められる基準変更量DFexbaseに触媒53の温度を考慮して定められる補正係数CRexが乗算されて得られる量(補正変更量)」を採用する。   More specifically, when the exhaust gas temperature control is performed, the fifth device determines that the exhaust gas temperature related change amount DFex is “a reference change amount DFexbase determined based on the operating state of the engine 10 and the temperature of the catalyst 53 is taken into consideration. An amount obtained by multiplying a predetermined correction coefficient CRex (correction change amount) ”is employed.

さらに、第5装置は、第1装置と同様、排ガス温度制御が行われる場合であっても空燃比制御を「継続」する。このとき、第5装置は、空燃比制御における上流側目標空燃比abyfr(k)として、第2装置と同様の「排ガス温度関連変更量DFexを考慮して定められる空燃比」を採用する。   Further, like the first device, the fifth device “continues” the air-fuel ratio control even when the exhaust gas temperature control is performed. At this time, the fifth device employs “the air-fuel ratio determined in consideration of the exhaust gas temperature related variation amount DFex” as in the second device, as the upstream target air-fuel ratio abyfr (k) in the air-fuel ratio control.

第5装置は、上述したように定められた排ガス温度関連変更量DFex(k)を用いて排ガス温度制御を行うとともに、上述したように定められる上流側目標空燃比abyfr(k)に従って空燃比制御を行う。
以上が、第5装置の作動の概要である。
The fifth device performs exhaust gas temperature control using the exhaust gas temperature related variation amount DFex (k) determined as described above, and performs air-fuel ratio control according to the upstream target air-fuel ratio abyfr (k) determined as described above. I do.
The above is the outline of the operation of the fifth device.

以下、上述した考え方に従って空燃比関連変更量DFafおよび排ガス温度関連変更量DFexを定めることは、「第5の制御方法」とも称呼される。   Hereinafter, determining the air-fuel ratio related variation amount DFaf and the exhaust gas temperature related variation amount DFex in accordance with the above-described concept is also referred to as “fifth control method”.

<空燃比制御>
第5装置における空燃比制御の考え方は、(第1装置ではなく)第2装置における空燃比制御の考え方と同一である。そこで、第5装置における空燃比制御についての詳細な説明は省略される。
<Air-fuel ratio control>
The idea of air-fuel ratio control in the fifth device is the same as the idea of air-fuel ratio control in the second device (not the first device). Therefore, detailed description of the air-fuel ratio control in the fifth device is omitted.

<排ガス温度制御>
第5装置は、まず、機関10の運転状態に基づく基準変更量DFexbaseを算出する。具体的に述べると、第5装置は、「機関回転速度NEと、吸入空気量Gaと、基準変更量DFexbaseと、の関係」をあらかじめ定めた基準変更量テーブルMapDFexbase(NE,Ga)に現時点における機関回転速度NE(k)および吸入空気量Ga(k)を適用することにより、現時点における基準変更量DFexbase(k)を算出する。この基準変更量DFexbaseは、参照時点krefにおける空燃比関連変更量DFaf(kref)よりも大きい適値として定められる。
<Exhaust gas temperature control>
First, the fifth device calculates a reference change amount DFexbase based on the operating state of the engine 10. More specifically, the fifth device has a current reference change amount table MapDFexbase (NE, Ga) that defines the “relationship between the engine speed NE, the intake air amount Ga, and the reference change amount DFexbase”. By applying the engine speed NE (k) and the intake air amount Ga (k), the current reference change amount DFexbase (k) is calculated. This reference change amount DFexbase is determined as an appropriate value larger than the air-fuel ratio related change amount DFaf (kref) at the reference time point kref.

次いで、第5装置は、下記(16)式および(17)式に従い、基準変更量DFexbaseを補正するための補正係数CRexを算出する。下記(16)式において、Tcatthは、触媒53の閾値温度Tcatthを表す。   Next, the fifth device calculates a correction coefficient CRex for correcting the reference change amount DFexbase according to the following equations (16) and (17). In the following equation (16), Tcatth represents the threshold temperature Tcatth of the catalyst 53.

Tp<Tfの場合:
CRex(k)={Tp(k)−Tcatth}/{Tf(k)−Tcatth} ・・・(16)
Tp≧Tfの場合:
CRex(k)=1 ・・・(17)
If Tp <Tf:
CRex (k) = {Tp (k) −Tcatth} / {Tf (k) −Tcatth} (16)
When Tp ≧ Tf:
CRex (k) = 1 (17)

次いで、第5装置は、下記(18)式に従い、排ガス温度関連変更量DFex(k)を算出する。   Next, the fifth device calculates the exhaust gas temperature related variation amount DFex (k) according to the following equation (18).

DFex(k)=DFexbase(k)×CRex(k) ・・・(18)       DFex (k) = DFexbase (k) × CRex (k) (18)

上記(16)式から理解されるように、同式によって算出される補正係数CRexは、1以下の値であって、現在温度Tpが収束温度Tfに近づくほど1に近づく値である。よって、基準変更量DFexbaseに補正係数CRexを乗算して得られる排ガス温度関連変更量DFexは、現在温度Tpが収束温度Tfに近づくほど大きいことになる。これにより、現在温度Tpが収束温度Tfに近づくほど(すなわち、現在温度Tpが収束温度Tfに向かって上昇するほど)、排ガス温度関連変更量DFexが大きいことになる(すなわち、排ガスの温度がより低下されるようになる。)。   As can be understood from the above equation (16), the correction coefficient CRex calculated by the equation is a value of 1 or less and approaches 1 as the current temperature Tp approaches the convergence temperature Tf. Therefore, the exhaust gas temperature related change amount DFex obtained by multiplying the reference change amount DFexbase by the correction coefficient CRex increases as the current temperature Tp approaches the convergence temperature Tf. As a result, the exhaust gas temperature related change amount DFex increases as the current temperature Tp approaches the convergence temperature Tf (that is, the current temperature Tp increases toward the convergence temperature Tf). Will be reduced.)

さらに、上記(17)式から理解されるように、現在温度Tpが収束温度Tf以上である場合(すなわち、現在温度Tpが収束温度Tfに向かって低下する場合)、補正係数CRexは1に維持される。これにより、この場合、排ガス温度関連変更量DFexは基準変更量DFexbaseに維持される。
以上が、第5装置が行う排ガス温度制御である。
Further, as understood from the above equation (17), when the current temperature Tp is equal to or higher than the convergence temperature Tf (that is, when the current temperature Tp decreases toward the convergence temperature Tf), the correction coefficient CRex is maintained at 1. Is done. Thereby, in this case, the exhaust gas temperature related change amount DFex is maintained at the reference change amount DFexbase.
The above is the exhaust gas temperature control performed by the fifth device.

<第5の制御方法による制御の例>
第5装置は、上述した空燃比制御および排ガス温度制御を、上記「第5の制御方法」に従って行う。以下、空燃比制御および排ガス温度制御(の双方または一方)が行われる態様の一例が、図19を参照しながら説明される。図19は、第5装置が第5の制御方法に従った制御を「行う」場合の例を示すタイムチャートである。図19においては、理解が容易になるように、実際の各値の波形が模式化された波形が示されている。なお、図19は、空燃比制御が行われているときの空燃比関連変更量DFafが正の値であることを前提としたタイムチャートである。
<Example of control by fifth control method>
The fifth device performs the above-described air-fuel ratio control and exhaust gas temperature control in accordance with the “fifth control method”. Hereinafter, an example in which air-fuel ratio control and exhaust gas temperature control (both or one) are performed will be described with reference to FIG. FIG. 19 is a time chart illustrating an example in which the fifth device “executes” control according to the fifth control method. In FIG. 19, a waveform in which the actual waveform of each value is schematically shown is shown for easy understanding. FIG. 19 is a time chart on the assumption that the air-fuel ratio related change amount DFaf is a positive value when the air-fuel ratio control is being performed.

図19に示すタイムチャートの時刻taにおいて、空燃比制御のみが行われている。この時刻taにおいて、上記同様、吸入空気量Gaは値Ga1であり、収束温度Tfおよび現在温度Tpはいずれも閾値温度Tcatthよりも低い。さらに、時刻taにおいて、目標空燃比A/Ftgtは理論空燃比stoichに設定されており、空燃比関連変更量DFafは値aである。また、排ガス温度関連変更量DFexはゼロである。よって、合計DFaf+DFexは、値aである。これにより、実空燃比A/Fが目標空燃比(理論空燃比stoich)に一致している。その結果、NOx排出量は、ゼロの近傍の値である。   Only air-fuel ratio control is performed at time ta in the time chart shown in FIG. At this time ta, as described above, the intake air amount Ga is the value Ga1, and the convergence temperature Tf and the current temperature Tp are both lower than the threshold temperature Tcatth. Further, at time ta, the target air-fuel ratio A / Ftgt is set to the stoichiometric air-fuel ratio stoich, and the air-fuel ratio related variation amount DFaf is the value a. Further, the exhaust gas temperature related variation amount DFex is zero. Therefore, the total DFaf + DFex is the value a. As a result, the actual air-fuel ratio A / F matches the target air-fuel ratio (theoretical air-fuel ratio stoich). As a result, the NOx emission amount is a value near zero.

その後、時刻tbにおいて吸入空気量Gaが値Ga1から値Ga2に増大し、時刻tcにおいて収束温度Tfおよび現在温度Tpの双方が閾値温度Tcatth以上となる。このとき、空燃比制御が「継続」されるとともに、排ガス温度制御が開始される。   Thereafter, the intake air amount Ga increases from the value Ga1 to the value Ga2 at the time tb, and both the convergence temperature Tf and the current temperature Tp become equal to or higher than the threshold temperature Tcatth at the time tc. At this time, the air-fuel ratio control is “continued” and the exhaust gas temperature control is started.

具体的に述べると、まず、排ガス温度制御に関連し、時刻tcにおいて、基準変更量DFexbase(本例においては、値e)が定められる。ここで、時刻tcにおける現在温度Tpは収束温度Tfよりも低いので、上記(16)式に従って補正係数CRexが定められる。そして、基準変更量DFexbaseに補正係数CRexが乗算されることにより、排ガス温度関連変更量DFexが算出される。具体的に述べると、時刻tcにおける現在温度Tpは閾値温度Tcatthに一致しているので、補正係数CRexはゼロである。よって、時刻tcにおける排ガス温度関連変更量DFexは、ゼロである。   Specifically, first, a reference change amount DFexbase (in this example, a value e) is determined at time tc in relation to exhaust gas temperature control. Here, since the current temperature Tp at time tc is lower than the convergence temperature Tf, the correction coefficient CRex is determined according to the above equation (16). Then, the exhaust gas temperature related change amount DFex is calculated by multiplying the reference change amount DFexbase by the correction coefficient CRex. Specifically, since the current temperature Tp at time tc matches the threshold temperature Tcatth, the correction coefficient CRex is zero. Therefore, the exhaust gas temperature related variation amount DFex at time tc is zero.

その後、時間が経過するにつれて、現在温度Tpが収束温度Tfに向かって上昇するので、補正係数CRexは1に向かって増大する。よって、時間が経過するにつれて、排ガス温度関連変更量DFexは増大する。このように排ガス温度関連変更量DFexが増大する期間中(時刻tcから後述する時刻tgまで)、上記「第2の制御方法による制御の例」と同様、空燃比関連変更量DFafは、時刻tcよりも前の時点における値(値a)に維持される。そのため、時刻tc以降において、合計DFaf+DFexは値aから徐々に増大し、実空燃比A/Fは理論空燃比stoichから徐々に低下する(リッチ側の値になる)。   Thereafter, as the time elapses, the current temperature Tp increases toward the convergence temperature Tf, so that the correction coefficient CRex increases toward 1. Therefore, the exhaust gas temperature related variation amount DFex increases with time. As described above, during the period in which the exhaust gas temperature related change amount DFex increases (from time tc to time tg to be described later), the air-fuel ratio related change amount DFaf is determined at time tc as in the above-mentioned example of control by the second control method. It is maintained at the value (value a) at an earlier time point. Therefore, after time tc, the total DFaf + DFex gradually increases from the value a, and the actual air-fuel ratio A / F gradually decreases from the stoichiometric air-fuel ratio stoich (becomes a rich value).

その結果、時刻tcから後述する時刻tgまでの期間において、排ガスの温度が適切に低下されるとともに、NOx排出量は実質的にゼロの近傍の値に維持される。   As a result, in the period from time tc to time tg described later, the temperature of the exhaust gas is appropriately reduced, and the NOx emission amount is substantially maintained at a value near zero.

その後、時刻tgにおいて、排ガス温度関連変更量DFexが参照時点kref(本例においては、時刻ta、時刻tbまたは時刻tc)における空燃比関連変更量DFaf(値a)に到達する。このとき、上記「第2の制御方法」にて述べたように、空燃比制御が「中止」される。そのため、時刻tgにおいて、空燃比関連変更量DFafは値aからゼロに減少する。よって、時刻tgにおいて、合計DFaf+DFexは、値a(排ガス温度関連変更量DFexに相当)にまで減少し、実空燃比A/Fは理論空燃比stoichにまで増大する。   Thereafter, at time tg, the exhaust gas temperature related change amount DFex reaches the air-fuel ratio related change amount DFaf (value a) at the reference time point kref (in this example, time ta, time tb, or time tc). At this time, as described in the above “second control method”, the air-fuel ratio control is “stopped”. Therefore, at time tg, the air-fuel ratio related variation amount DFaf decreases from the value a to zero. Therefore, at time tg, the total DFaf + DFex decreases to the value a (corresponding to the exhaust gas temperature related variation amount DFex), and the actual air-fuel ratio A / F increases to the stoichiometric air-fuel ratio stoich.

その後、時間が経過するにつれて、上記同様、排ガス温度関連変更量DFexは増大する。そのため、時刻tgから後述する時刻tfまでの期間において、合計DFaf+DFexは値aから徐々に増大し、実空燃比A/Fは理論空燃比stoichから徐々に減少する。   Thereafter, as time passes, the exhaust gas temperature related variation amount DFex increases as described above. Therefore, in the period from time tg to time tf described later, the total DFaf + DFex gradually increases from the value a, and the actual air-fuel ratio A / F gradually decreases from the stoichiometric air-fuel ratio stoich.

その結果、時刻tgから後述する時刻tfまでの期間においても、排ガスの温度が適切に低下され得るとともに、NOx排出量は実質的にゼロの近傍の値に維持される。   As a result, even during the period from time tg to time tf, which will be described later, the temperature of the exhaust gas can be appropriately reduced, and the NOx emission amount is substantially maintained at a value near zero.

その後、上記同様、時刻teにおいて吸入空気量Gaが値Ga2から値Ga1に減少し、時刻tfにおいて収束温度Tfおよび現在温度Tpの双方が閾値温度Tcatthよりも低くなる。このとき、排ガス温度制御が終了されるとともに、空燃比制御(目標空燃比A/Ftgtは理論空燃比stoich)が再開される。
以上が、第5の制御方法による制御の例である。
Thereafter, as described above, the intake air amount Ga decreases from the value Ga2 to the value Ga1 at the time te, and both the convergence temperature Tf and the current temperature Tp become lower than the threshold temperature Tcatth at the time tf. At this time, the exhaust gas temperature control is ended, and the air-fuel ratio control (the target air-fuel ratio A / Ftgt is the stoichiometric air-fuel ratio stoich) is resumed.
The above is an example of control by the fifth control method.

<実際の作動>
以下、第5装置の実際の作動が説明される。
第5装置において、CPU81は、燃料噴射の制御についての図13、排ガス温度関連変更量の算出についての図20、メインフィードバック量の算出についての図10、および、サブフィードバック量の算出についての図11、に示した各ルーチンを所定のタイミング毎に繰り返し実行する。
<Actual operation>
Hereinafter, the actual operation of the fifth device will be described.
In the fifth device, the CPU 81 performs FIG. 13 for control of fuel injection, FIG. 20 for calculation of the exhaust gas temperature related change amount, FIG. 10 for calculation of the main feedback amount, and FIG. 11 for calculation of the sub feedback amount. The routines shown in (1) and (2) are repeatedly executed at predetermined timings.

第5装置は、CPU81が、図9に示すフローチャートに代えて図20に示すフローチャートを実行する点についてのみ、第1装置と相違している。そこで、以下、この相違点を中心として、CPU81が実行する各ルーチンが説明される。なお、図13は、上記第2装置における燃料噴射制御ルーチンとして、すでに説明されている。   The fifth device is different from the first device only in that the CPU 81 executes the flowchart shown in FIG. 20 instead of the flowchart shown in FIG. Thus, hereinafter, each routine executed by the CPU 81 will be described focusing on this difference. Note that FIG. 13 has already been described as the fuel injection control routine in the second device.

CPU81は、燃料噴射気筒のクランク角度が上記クランク角度θfに一致するタイミング毎に、図20にフローチャートによって示した「第5排ガス温度関連変更量算出ルーチン」を繰り返し実行する。CPU81は、このルーチンにより、排ガス温度関連変更量の基準変更量DFexbaseを算出し、基準変更量DFexbaseに補正係数CRexを乗算することによって排ガス温度関連変更量DFexを算出する。   The CPU 81 repeatedly executes the “fifth exhaust gas temperature related change amount calculation routine” shown by the flowchart in FIG. 20 at each timing when the crank angle of the fuel injection cylinder coincides with the crank angle θf. The CPU 81 calculates the reference change amount DFexbase of the exhaust gas temperature related change amount by this routine, and calculates the exhaust gas temperature related change amount DFex by multiplying the reference change amount DFexbase by the correction coefficient CRex.

図20に示したルーチンは、ステップ950が削除されている点、および、ステップ2010〜ステップ2050が追加されている点、において図9に示したルーチンと相違している。そこで、図20における図9に示したステップと同一の処理を行うためのステップには、図9のそのようなステップに付された符号と同一の符号が付されている。これらのステップについての詳細な説明は、適宜省略される。   The routine shown in FIG. 20 differs from the routine shown in FIG. 9 in that step 950 is deleted and steps 2010 to 2050 are added. Therefore, steps for performing the same processing as the steps shown in FIG. 9 in FIG. 20 are denoted by the same reference numerals as those given to such steps in FIG. Detailed description of these steps will be omitted as appropriate.

具体的に述べると、CPU81は、上記タイミングにて図20のステップ2000から処理を開始すると、ステップ910およびステップ920を経由してステップ930に進む。そして、CPU81は、収束温度Tf(k)および現在温度Tp(k)の双方が閾値温度Tcatth以上であれば、ステップ930にて「Yes」と判定し、ステップ2010に進む。   Specifically, when the CPU 81 starts processing from step 2000 in FIG. 20 at the above timing, the process proceeds to step 930 via step 910 and step 920. If both the convergence temperature Tf (k) and the current temperature Tp (k) are equal to or higher than the threshold temperature Tcatth, the CPU 81 determines “Yes” in step 930 and proceeds to step 2010.

CPU81は、ステップ2010にて、上述した基準変更量テーブルMapDFexbase(NE,Ga)に現時点における機関回転速度NE(k)および吸入空気量Ga(k)を適用することにより、現時点における基準変更量DFexbase(k)を算出する。   In step 2010, the CPU 81 applies the current engine speed NE (k) and the intake air amount Ga (k) to the reference change amount table MapDFexbase (NE, Ga) described above to thereby change the current reference change amount DFexbase. (K) is calculated.

次いで、CPU81は、ステップ2020に進む。CPU81は、ステップ2020にて、現在温度Tp(k)が収束温度Tf(k)よりも小さいか否かを判定する。現在温度Tp(k)が収束温度Tf(k)よりも小さい場合、CPU81は、ステップ2020にて「Yes」と判定してステップ2030に進む。   Next, the CPU 81 proceeds to step 2020. In step 2020, the CPU 81 determines whether or not the current temperature Tp (k) is lower than the convergence temperature Tf (k). If the current temperature Tp (k) is lower than the convergence temperature Tf (k), the CPU 81 determines “Yes” in step 2020 and proceeds to step 2030.

CPU81は、ステップ2030にて、上記(16)式に従い、現在温度Tp(k)、収束温度Tf(k)および閾値温度Tcatthに基づいて補正係数CRex(k)を算出する。   In step 2030, the CPU 81 calculates the correction coefficient CRex (k) based on the current temperature Tp (k), the convergence temperature Tf (k), and the threshold temperature Tcatth according to the above equation (16).

次いで、CPU81は、ステップ2040に進む。CPU81は、ステップ2040にて、上記(18)式に従い、基準変更量DFexbase(k)に補正係数CRex(k)を乗算することによって排ガス温度関連変更量DFex(k)を算出する。その後、CPU81は、ステップ2095に進んで本ルーチンを一旦終了する。   Next, the CPU 81 proceeds to step 2040. In step 2040, the CPU 81 calculates the exhaust gas temperature related change amount DFex (k) by multiplying the reference change amount DFexbase (k) by the correction coefficient CRex (k) according to the above equation (18). Thereafter, the CPU 81 proceeds to step 2095 to end the present routine tentatively.

一方、現時点における現在温度Tp(k)が収束温度Tf(k)以上である場合、CPU81は、ステップ2020にて「No」と判定し、ステップ2050に進む。ステップ2050にて、CPU81は、補正係数CRex(k)に「1」を格納する。   On the other hand, if the current temperature Tp (k) at the current time is equal to or higher than the convergence temperature Tf (k), the CPU 81 makes a “No” determination at step 2020 and proceeds to step 2050. In step 2050, the CPU 81 stores “1” in the correction coefficient CRex (k).

その後、CPU81は、上記同様にステップ2040に進んで、排ガス温度関連変更量DFex(k)を算出する。この場合、補正係数CRex(k)は1であるので、排ガス温度関連変更量DFex(k)は基準変更量DFexbase(k)と同一となる。すなわち、この場合、基準変更量DFexbase(k)は補正されない。   Thereafter, the CPU 81 proceeds to step 2040 as described above, and calculates the exhaust gas temperature related change amount DFex (k). In this case, since the correction coefficient CRex (k) is 1, the exhaust gas temperature related change amount DFex (k) is the same as the reference change amount DFexbase (k). That is, in this case, the reference change amount DFexbase (k) is not corrected.

さらに、CPU81は、第2装置と同様、図13のルーチンを所定のタイミング毎に繰り返し実行する。これにより、上述したように算出された排ガス温度関連変更量DFex(k)に応じて上流側目標空燃比abyfr(k)が修正される(図13のステップ1310およびステップ1320を参照。)。そして、修正された上流側目標空燃比abyfr(k)に基づいて定められるメインフィードバック量DFaf(k)と、排ガス温度関連変更量DFex(k)と、によって基本燃料噴射量Fbase(k)が補正され、最終燃料噴射量Fi(k)が算出される(図13のステップ850を参照。)。   Further, as in the second device, the CPU 81 repeatedly executes the routine of FIG. 13 at every predetermined timing. As a result, the upstream target air-fuel ratio abyfr (k) is corrected in accordance with the exhaust gas temperature related variation amount DFex (k) calculated as described above (see step 1310 and step 1320 in FIG. 13). The basic fuel injection amount Fbase (k) is corrected by the main feedback amount DFaf (k) determined based on the corrected upstream target air-fuel ratio abyfr (k) and the exhaust gas temperature related variation amount DFex (k). Then, the final fuel injection amount Fi (k) is calculated (see step 850 in FIG. 13).

以上、説明したように、第5装置は、排ガス温度関連変更量DFexを触媒53の温度に応じて変更する。その結果、排ガスの温度が適切に低下される。さらに、第5装置は、排ガス温度関連変更量DFexに基づいて上流側目標空燃比abyfrを補正する。その結果、排ガス温度制御と空燃比制御とが並行して行われる場合であっても、最終燃料噴射量Fiが排ガス温度関連変更量DFexだけ確実に変更(増大)される。これにより、排ガスの温度が適切に低下されるとともに、NOx排出量が実質的にゼロの近傍の値に維持される。   As described above, the fifth device changes the exhaust gas temperature related change amount DFex in accordance with the temperature of the catalyst 53. As a result, the temperature of the exhaust gas is appropriately reduced. Further, the fifth device corrects the upstream target air-fuel ratio abyfr based on the exhaust gas temperature related variation amount DFex. As a result, even when the exhaust gas temperature control and the air-fuel ratio control are performed in parallel, the final fuel injection amount Fi is reliably changed (increased) by the exhaust gas temperature related change amount DFex. As a result, the temperature of the exhaust gas is appropriately reduced, and the NOx emission amount is substantially maintained at a value near zero.

なお、第5装置においては、上述した排ガス温度制御(図20のルーチンを参照。)の考え方が、第2装置に示す制御方法に適用されている。しかし、第5装置の排ガス温度制御の考え方は、第1装置、第3装置〜第4装置のいずれに適用されてもよい。   In the fifth device, the concept of the exhaust gas temperature control (see the routine of FIG. 20) described above is applied to the control method shown in the second device. However, the concept of the exhaust gas temperature control of the fifth device may be applied to any of the first device and the third device to the fourth device.

なお、上記説明から理解されるように、第5装置は、参照時点krefにおける空燃比関連変更量DFaf(kref)が正の値であるか負の値であるかによらず、上記各ルーチンに従って適切な空燃比関連変更量DFafおよび排ガス温度関連変更量DFexを定めることができる。
以上が、本発明の第5の実施形態についての説明である。
As can be understood from the above description, the fifth device follows the above routines regardless of whether the air-fuel ratio related variation amount DFaf (kref) at the reference time point kref is a positive value or a negative value. An appropriate air-fuel ratio related change amount DFaf and exhaust gas temperature related change amount DFex can be determined.
The above is the description of the fifth embodiment of the present invention.

ところで、上記各実施形態に係る制御装置(第1装置〜第5装置)は、触媒53の収束温度Tfおよび現在温度Tpの「双方」が閾値温度Tcatth以上である場合に排ガス温度制御を行うように構成されている(例えば、図9のステップ930を参照。)。しかし、本発明の制御装置は、収束温度Tfおよび現在温度Tpの「少なくとも一方」が閾値温度Tcatth以上である場合に排ガス温度制御を行うように、構成され得る。すなわち、本発明の制御装置は、触媒の温度が過度に高くなる可能性があると判断されるときに排ガス温度制御を行うように、構成され得る。   By the way, the control devices (first device to fifth device) according to each of the above embodiments perform exhaust gas temperature control when “both” of the convergence temperature Tf and the current temperature Tp of the catalyst 53 are equal to or higher than the threshold temperature Tcatth. (For example, see step 930 in FIG. 9). However, the control device of the present invention can be configured to perform exhaust gas temperature control when “at least one” of the convergence temperature Tf and the current temperature Tp is equal to or higher than the threshold temperature Tcatth. That is, the control device of the present invention can be configured to perform exhaust gas temperature control when it is determined that the temperature of the catalyst may become excessively high.

<実施形態の総括>
以上、説明したように、本発明の各実施形態に係る制御装置(第1装置〜第5装置)は、触媒53を備えた内燃機関10に適用される。
<Summary of Embodiment>
As described above, the control device (first device to fifth device) according to each embodiment of the present invention is applied to the internal combustion engine 10 including the catalyst 53.

本発明の第1装置は、
前記内燃機関10に供給される混合気の空燃比の制御を行う空燃比制御手段であって、前記空燃比を目標空燃比abyfrに一致させるように定められる第1変更量DFafに従って前記内燃機関10に供給される燃料の量を変更する空燃比制御手段(図8のステップ850、図10および図11のルーチン)と、
前記排ガスの温度の制御を行う排ガス温度制御手段であって、前記排ガスの温度を低下させるように定められる第2変更量DFexに従って前記内燃機関10に供給される燃料の量を変更する排ガス温度制御手段(図8のステップ850、図9のルーチン)と、を備える。
The first device of the present invention is
Air-fuel ratio control means for controlling the air-fuel ratio of the air-fuel mixture supplied to the internal combustion engine 10, and the internal combustion engine 10 according to a first change amount DFaf determined so as to match the air-fuel ratio with the target air-fuel ratio abyfr. Air-fuel ratio control means (step 850 in FIG. 8, routine in FIGS. 10 and 11) for changing the amount of fuel supplied to
Exhaust gas temperature control means for controlling the temperature of the exhaust gas, the exhaust gas temperature control changing the amount of fuel supplied to the internal combustion engine 10 in accordance with a second change amount DFex determined to lower the temperature of the exhaust gas Means (step 850 in FIG. 8, routine in FIG. 9).

第1装置において、
第1時点(例えば、図7の時刻ta、時刻tbまたは時刻tc)にて前記空燃比の制御が行われており、かつ、該第1時点または該第1時点よりも後の第2時点(例えば、図7の時刻tc)から該第2時点よりも後の第3時点(例えば、図7の時刻tf)までの期間である触媒温度制御期間中に前記空燃比の制御および前記排ガスの温度の制御のうちの少なくとも前記排ガスの温度の制御が行われる場合、前記触媒温度制御期間中の第4時点(例えば、図7の時刻td)における前記第1変更量DFafと前記第2変更量DFexとの合計が前記第1時点における前記第1変更量DFaf以上であるように、前記第4時点における第1変更量DFafおよび第2変更量DFexが定められる。
In the first device,
The air-fuel ratio is controlled at a first time point (for example, time ta, time tb or time tc in FIG. 7), and the second time point after the first time point or the first time point ( For example, the control of the air-fuel ratio and the temperature of the exhaust gas during the catalyst temperature control period, which is a period from time tc in FIG. 7 to a third time after the second time (for example, time tf in FIG. 7). When at least the temperature of the exhaust gas is controlled, the first change amount DFaf and the second change amount DFex at the fourth time point (for example, time td in FIG. 7) during the catalyst temperature control period. The first change amount DFaf and the second change amount DFex at the fourth time point are determined such that the sum of the first change amount DFaf at the first time point is equal to or greater than the first change amount DFaf at the first time point.

さらに、第1装置において、
前記触媒温度制御期間は、現在の時点における前記触媒53の温度である触媒53の現在温度Tp、および、将来の時点において前記触媒53の温度が到達すると推定される温度である触媒53の収束温度Tf、のうちの少なくとも一つが閾値温度Tcatth以上であると該触媒温度制御期間中において判定される期間(図9のステップ920にて「Yes」と判定される期間)である。
Furthermore, in the first device:
The catalyst temperature control period includes the current temperature Tp of the catalyst 53, which is the temperature of the catalyst 53 at the current time point, and the convergence temperature of the catalyst 53, which is the temperature estimated to reach the temperature of the catalyst 53 at a future time point. This is a period determined during the catalyst temperature control period when at least one of Tf is equal to or higher than the threshold temperature Tcatth (period determined as “Yes” in step 920 in FIG. 9).

さらに、第1装置において、
前記第1変更量DFafは前記目標空燃比abyfrに基づいて定められる燃料の量である基本量Fbaseを基準にした変化量であり、前記第2変更量DFexは該基本量Fbaseを基準にした変化量である(図8のステップ850を参照。)。
Furthermore, in the first device:
The first change amount DFaf is a change amount based on a basic amount Fbase that is a fuel amount determined based on the target air-fuel ratio abyfr, and the second change amount DFex is a change based on the basic amount Fbase. Quantity (see step 850 of FIG. 8).

さらに、第1装置において、
前記第4時点において定められる前記第2変更量DFexが前記第1時点における前記第1変更量DFafよりも小さい場合(図10のステップ1050にて「Yes」と判定される場合)、前記第4時点にて前記空燃比の制御および前記排ガスの温度の制御の双方が行われる。
Furthermore, in the first device:
When the second change amount DFex determined at the fourth time point is smaller than the first change amount DFaf at the first time point (when determined as “Yes” in Step 1050 of FIG. 10), At the time, both the air-fuel ratio control and the exhaust gas temperature control are performed.

さらに、第1装置において、
前記第4時点における前記目標空燃比abyfrは、前記第1時点における前記目標空燃比abyfrよりも小さい空燃比に設定される(ステップ8のステップ890を参照。)。
Furthermore, in the first device:
The target air-fuel ratio abyfr at the fourth time point is set to an air-fuel ratio smaller than the target air-fuel ratio abyfr at the first time point (see step 890 of step 8).

次いで、第2装置において、
前記第4時点における前記目標空燃比abyfrが、前記第4時点における前記第2変更量DFexと前記基本量Fbaseとの和が前記基本量Fbaseによって除算されて得られる値DFexcon(図13のステップ1310を参照。)によって前記第1時点における前記目標空燃比abyfrが除算されて得られる空燃比(ステップ1320を参照。)である制御装置。
Then in the second device:
The target air-fuel ratio abyfr at the fourth time point is a value DFexcon obtained by dividing the sum of the second change amount DFex and the basic amount Fbase at the fourth time point by the basic amount Fbase (step 1310 in FIG. 13). The control device is an air-fuel ratio (see step 1320) obtained by dividing the target air-fuel ratio abyfr at the first time point.

次いで、第3装置において、
前記第4時点において定められる前記第2変更量DFexが前記第1時点における前記第1変更量DFafよりも小さい場合(図15のステップ1510にて「Yes」と判定される場合)、該第2変更量DFexが該第1変更量DFaf以上の量DFexlargeに修正された上で、前記第4時点において前記空燃比の制御および前記排ガスの温度の制御のうちの前記排ガスの温度の制御のみが行われる。
Then, in the third device:
When the second change amount DFex determined at the fourth time point is smaller than the first change amount DFaf at the first time point (when it is determined “Yes” in step 1510 of FIG. 15), the second change amount DFex is determined. After the change amount DFex is corrected to an amount DFexlarge that is greater than or equal to the first change amount DFaf, only the exhaust gas temperature control of the air-fuel ratio control and the exhaust gas temperature control is performed at the fourth time point. Is called.

次いで、第4装置において、
前記第4時点において定められる前記第2変更量DFexが前記第1時点における前記第1変更量DFafよりも小さい場合(図18のステップ1810にて「Yes」と判定される場合)、該第2変更量DFexが該第2変更量DFexと該第1変更量DFafとの和に修正された上で(ステップ1820を参照。)、前記第4時点において前記空燃比の制御および前記排ガスの温度の制御のうちの前記排ガスの温度の制御のみが行われる。
Then, in the fourth device:
When the second change amount DFex determined at the fourth time point is smaller than the first change amount DFaf at the first time point (when it is determined “Yes” in Step 1810 in FIG. 18), After the change amount DFex is corrected to the sum of the second change amount DFex and the first change amount DFaf (see step 1820), the control of the air-fuel ratio and the temperature of the exhaust gas at the fourth time point are performed. Of the control, only the temperature of the exhaust gas is controlled.

次いで、第5装置において、
前記第2変更量DFexとして、前記内燃機関10の運転状態に基づいて定められ且つ前記第1時点における前記第1変更量DFafよりも大きい基準変更量DFexbaseに前記触媒53の現在温度Tpが前記触媒53の収束温度Tfに近づくほど1に近づく補正係数CRexが乗算されて得られる補正変更量、が採用される(図20のステップ2030を参照。)。
Next, in the fifth device:
As the second change amount DFex, the current temperature Tp of the catalyst 53 is set to a reference change amount DFexbase that is determined based on the operating state of the internal combustion engine 10 and is larger than the first change amount DFaf at the first time point. A correction change amount obtained by multiplying the correction coefficient CRex that approaches 1 as the convergence temperature Tf approaches 53 is obtained (see step 2030 in FIG. 20).

さらに、第5装置において、
前記補正係数CRexとして、前記触媒53の現在温度Tpと前記閾値温度Tcatthとの差が前記触媒53の収束温度Tfと前記閾値温度Tcatthとの差によって除算されて得られる値DFexcon、が採用される(図20のステップ2020を参照。)。
Furthermore, in the fifth device:
As the correction coefficient CRex, a value DFexcon obtained by dividing the difference between the current temperature Tp of the catalyst 53 and the threshold temperature Tcatth by the difference between the convergence temperature Tf of the catalyst 53 and the threshold temperature Tcatth is employed. (See step 2020 in FIG. 20).

ところで、第1装置〜第5装置において、
前記第1時点における前記目標空燃比abyfrとして、理論空燃比stoichが採用され得る(例えば、図8のステップ810を参照。)。
By the way, in the first device to the fifth device,
As the target air-fuel ratio abyfr at the first time point, the stoichiometric air-fuel ratio stoich can be adopted (see, for example, step 810 in FIG. 8).

さらに、第1装置〜第5装置において、
前記触媒53として、前記排ガスの酸素濃度が前記混合気の空燃比が理論空燃比stoichであるときに生じる排ガスの酸素濃度である基準酸素濃度から該酸素濃度が大きくなる方向に離れる場合に該触媒53による前記排ガスに含まれる窒素酸化物NOxの浄化率が第1の低下率にて低下し、かつ、前記排ガスの酸素濃度が前記基準酸素濃度から該酸素濃度が小さくなる方向に離れる場合に前記窒素酸化物NOxの浄化率が前記第1の低下率よりも小さい第2の低下率にて低下する特性を有する触媒が、採用され得る。
Furthermore, in the first device to the fifth device,
The catalyst 53 when the oxygen concentration of the exhaust gas deviates from the reference oxygen concentration, which is the oxygen concentration of the exhaust gas generated when the air-fuel ratio of the mixture is the stoichiometric air-fuel ratio stoich, in the direction in which the oxygen concentration increases. When the purification rate of nitrogen oxides NOx contained in the exhaust gas by 53 decreases at the first reduction rate, and the oxygen concentration of the exhaust gas moves away from the reference oxygen concentration in a direction in which the oxygen concentration decreases. A catalyst having a characteristic that the purification rate of nitrogen oxides NOx decreases at a second reduction rate smaller than the first reduction rate may be employed.

<その他の態様>
本発明は上記各実施形態に限定されることはなく、本発明の範囲内において種々の変形例を採用することができる。
<Other aspects>
The present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications can be adopted within the scope of the present invention.

例えば、上記各実施形態に係る制御装置は、上流側目標空燃比abyfrとして理論空燃比stoichを採用している。しかし、本発明の制御装置は、上流側目標空燃比abyfrとして、理論空燃比stoich以外の空燃比を採用するように構成され得る。すなわち、本発明の制御装置は、触媒の排ガス浄化性能を考慮した適値に設定されればよい。   For example, the control devices according to the above embodiments employ the stoichiometric air-fuel ratio stoich as the upstream target air-fuel ratio abyfr. However, the control device of the present invention can be configured to employ an air-fuel ratio other than the stoichiometric air-fuel ratio stoich as the upstream target air-fuel ratio abyfr. That is, the control device of the present invention may be set to an appropriate value considering the exhaust gas purification performance of the catalyst.

さらに、上記各実施形態に係る制御装置は、触媒53の現在温度Tpを収束温度Tfに基づいて推定する(例えば、図9のステップ920を参照。)。しかし、本発明の制御装置は、触媒の現在温度を触媒の温度を測定することができるセンサによって取得するように構成されてもよい。   Furthermore, the control device according to each of the above embodiments estimates the current temperature Tp of the catalyst 53 based on the convergence temperature Tf (see, for example, step 920 in FIG. 9). However, the control device of the present invention may be configured to acquire the current temperature of the catalyst by a sensor capable of measuring the temperature of the catalyst.

さらに、上記各実施形態に係る制御装置は、1のみのインジェクタを備えている。しかし、本発明の制御装置は、複数のインジェクタを備えうる。例えば、機関10は、空燃比制御用のインジェクタと排ガス温度制御用のインジェクタとを備え得る。すなわち、本発明の制御装置が適用される内燃機関は、内燃機関に供給される(すなわち、燃焼室内に導入される)最終的な燃料の量を変更し得る構成を備えればよい。   Furthermore, the control device according to each of the above embodiments includes only one injector. However, the control device of the present invention can include a plurality of injectors. For example, the engine 10 may include an air-fuel ratio control injector and an exhaust gas temperature control injector. That is, the internal combustion engine to which the control device of the present invention is applied only needs to have a configuration capable of changing the final amount of fuel supplied to the internal combustion engine (that is, introduced into the combustion chamber).

さらに、上記各実施形態に係る制御装置は、三元触媒を備えた機関(火花点火式機関)に適用されている。しかし、本発明の制御装置は、NOx吸蔵還元触媒を備えた機関(例えば、ディーゼル機関)にも適用され得る。   Furthermore, the control device according to each of the above embodiments is applied to an engine (spark ignition type engine) provided with a three-way catalyst. However, the control device of the present invention can also be applied to an engine (for example, a diesel engine) provided with a NOx storage reduction catalyst.

さらに、上記各実施形態に係る制御装置は、1のみの触媒を備えている。しかし、本発明の制御装置は、複数の触媒を備える機関に適用され得る。   Furthermore, the control device according to each of the above embodiments includes only one catalyst. However, the control device of the present invention can be applied to an engine including a plurality of catalysts.

ところで、上記各実施形態に係る制御装置においては、燃料冷却効果およびNOx排出量を考慮し、排ガス温度制御が行われるときに触媒導入ガスの空燃比が常に理論空燃比stoich以下である(リッチ側の空燃比である)ように、空燃比関連変更量DFafおよび排ガス温度関連変更量DFexが定められる。ところが、NOx排出量の観点に限れば、触媒導入ガスの空燃比が理論空燃比stoichよりも大きくなる(リーン側の空燃比である)ことが許容される場合がある。   By the way, in the control devices according to the above embodiments, the air-fuel ratio of the catalyst introduction gas is always equal to or lower than the stoichiometric air-fuel ratio stoich when the exhaust gas temperature control is performed in consideration of the fuel cooling effect and the NOx emission amount (rich side). The air-fuel ratio related variation amount DFaf and the exhaust gas temperature related variation amount DFex are determined. However, as far as the NOx emission amount is concerned, there are cases where the air-fuel ratio of the catalyst introduction gas is allowed to be larger than the stoichiometric air-fuel ratio stoich (the lean air-fuel ratio).

具体的に述べると、触媒53が酸素吸蔵能力(触媒導入ガスの空燃比がリーン側の空燃比であるときに同ガス中の酸素を吸蔵し、触媒導入ガスの空燃比がリッチ側の空燃比であるときに同ガス中に酸素を放出する、特性)を有する場合、触媒53が酸素を吸蔵し得る十分な余力を有していれば、触媒導入ガスの空燃比がリーン側の空燃比であっても、触媒53が酸素を吸蔵することができる期間、NOx排出量は増大しないと考えられる。   More specifically, the catalyst 53 has an oxygen storage capability (when the air-fuel ratio of the catalyst introduction gas is the lean air-fuel ratio, the catalyst 53 stores oxygen in the gas, and the air-fuel ratio of the catalyst introduction gas is rich). If the catalyst 53 has sufficient capacity to store oxygen, the air-fuel ratio of the catalyst introduction gas is equal to the lean-side air-fuel ratio. Even if it exists, it is thought that NOx discharge | emission amount does not increase in the period when the catalyst 53 can occlude oxygen.

そこで、そのような特性を有する触媒を備える内燃機関に適用される制御装置として、例えば、以下の制御装置が挙げられる。   Accordingly, examples of the control device applied to the internal combustion engine including the catalyst having such characteristics include the following control devices.

内燃機関の排ガスを浄化する触媒であって、該触媒に導入される排ガスである触媒導入ガスの酸素濃度が空気と燃料とが理論空燃比にて燃焼したときに生じるガスの酸素濃度である基準酸素濃度よりも大きいときに前記触媒導入ガス中の酸素が該触媒中に吸蔵され、前記触媒導入ガスの酸素濃度が前記基準酸素濃度よりも小さいときに該触媒中に吸蔵されている酸素が前記触媒導入ガス中に放出されることにより、該触媒中の排ガスの酸素濃度が基準酸素濃度に近づけられる特性を有する触媒、
を備えた内燃機関に適用され、
前記内燃機関に供給される混合気の空燃比の制御を行う空燃比制御手段であって、前記空燃比を目標空燃比に一致させるように定められる第1変更量に従って前記内燃機関に供給される燃料の量を変更する空燃比制御手段と、
前記排ガスの温度の制御を行う排ガス温度制御手段であって、前記排ガスの温度を低下させるように定められる第2変更量に従って前記内燃機関に供給される燃料の量を変更する排ガス温度制御手段と、
を備えた内燃機関の制御装置であって、
第1時点にて前記空燃比の制御が行われており、かつ、該第1時点または該第1時点よりも後の第2時点から該第2時点よりも後の第3時点までの期間である触媒温度制御期間中に前記空燃比の制御および前記排ガスの温度の制御のうちの少なくとも前記排ガスの温度の制御が行われる場合、前記触媒温度制御期間中の第4時点において定められる前記第2変更量が前記第1時点における前記第1変更量よりも小さいとき、前記第4時点における前記触媒から排出される排ガスである触媒排出ガスの酸素濃度が前記基準酸素濃度よりも大きければ、前記内燃機関の運転状態に基づいて定められ且つ前記第1時点における前記第1変更量よりも大きい基準変更量が前記第2変更量として採用され、前記第4時点における前記触媒排出ガスの酸素濃度が前記基準酸素濃度以下であれば、基準変更量に前記触媒の温度が前記触媒の収束温度に近づくほど1に近づく補正係数が乗算されて得られる補正変更量が前記第2変更量として採用される、
内燃機関の制御装置。
A catalyst for purifying exhaust gas from an internal combustion engine, wherein the oxygen concentration of the catalyst introduction gas, which is exhaust gas introduced into the catalyst, is the oxygen concentration of the gas generated when air and fuel burn at the stoichiometric air-fuel ratio When the oxygen concentration is higher than the oxygen concentration, the oxygen in the catalyst introduction gas is occluded in the catalyst, and when the oxygen concentration of the catalyst introduction gas is lower than the reference oxygen concentration, the oxygen occluded in the catalyst is A catalyst having a characteristic that the oxygen concentration of the exhaust gas in the catalyst approaches the reference oxygen concentration by being released into the catalyst introduction gas;
Applied to an internal combustion engine with
Air-fuel ratio control means for controlling the air-fuel ratio of the air-fuel mixture supplied to the internal combustion engine, which is supplied to the internal combustion engine according to a first change amount determined so as to match the air-fuel ratio with a target air-fuel ratio. An air-fuel ratio control means for changing the amount of fuel;
Exhaust gas temperature control means for controlling the temperature of the exhaust gas, the exhaust gas temperature control means for changing the amount of fuel supplied to the internal combustion engine in accordance with a second change amount determined to lower the temperature of the exhaust gas; ,
An internal combustion engine control device comprising:
The air-fuel ratio is controlled at the first time point, and in the period from the first time point or the second time point after the first time point to the third time point after the second time point. When at least the exhaust gas temperature control among the air-fuel ratio control and the exhaust gas temperature control is performed during a certain catalyst temperature control period, the second time determined at the fourth time point during the catalyst temperature control period. When the change amount is smaller than the first change amount at the first time point, and the oxygen concentration of the catalyst exhaust gas that is the exhaust gas discharged from the catalyst at the fourth time point is greater than the reference oxygen concentration, the internal combustion engine A reference change amount that is determined based on the operating state of the engine and is larger than the first change amount at the first time point is adopted as the second change amount, and oxygen of the catalyst exhaust gas at the fourth time point is used. If the degree is equal to or less than the reference oxygen concentration, a correction change amount obtained by multiplying a reference change amount by a correction coefficient that approaches 1 as the temperature of the catalyst approaches the convergence temperature of the catalyst is adopted as the second change amount. To be
Control device for internal combustion engine.

上記制御装置によれば、触媒排出ガスの酸素濃度が基準酸素濃度以下である場合(触媒排出ガスの空燃比が理論空燃比またはリッチ側の空燃比である場合)、第2変更量として「補正変更量」が採用される。この補正変更量が採用される場合、触媒温度制御期間中(第4時点)における第1変更量と第2変更量との合計が触媒温度制御期間の以前(第1時点)の第1変更量以上とならない場合がある。すなわち、触媒導入ガスの空燃比がリーン側の空燃比となる場合がある。しかし、触媒排出ガスの空燃比が「理論空燃比またはリッチ側の空燃比」であれば、触媒が酸素を吸蔵し得る十分な余力を有していると考えられるので、触媒導入ガスの空燃比がリーン側の空燃比であっても、触媒が酸素を吸蔵することができる期間、NOx排出量は増大しないと考えられる。   According to the above control device, when the oxygen concentration of the catalyst exhaust gas is equal to or lower than the reference oxygen concentration (when the air-fuel ratio of the catalyst exhaust gas is the stoichiometric air-fuel ratio or the air-fuel ratio on the rich side), "Change amount" is adopted. When this correction change amount is employed, the sum of the first change amount and the second change amount during the catalyst temperature control period (fourth time point) is the first change amount before the catalyst temperature control period (first time point). It may not be more. That is, the air-fuel ratio of the catalyst introduction gas may become the lean air-fuel ratio. However, if the air-fuel ratio of the catalyst exhaust gas is “the stoichiometric air-fuel ratio or rich air-fuel ratio”, it is considered that the catalyst has sufficient remaining capacity to store oxygen. Even if the air-fuel ratio is on the lean side, the NOx emission amount is considered not to increase during the period in which the catalyst can store oxygen.

これにより、この制御装置は、触媒温度制御期間において、排ガスの温度の制御および空燃比の制御の双方(なかでも、空燃比の制御)を出来る限り適切に行うことができる。   As a result, the control device can appropriately perform both the control of the exhaust gas temperature and the control of the air-fuel ratio (in particular, the control of the air-fuel ratio) in the catalyst temperature control period.

10…内燃機関、25…燃焼室、34…インジェクタ、53…触媒、76…上流側空燃比センサ、77…下流側空燃比センサ、80…電子制御装置   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Internal combustion engine, 25 ... Combustion chamber, 34 ... Injector, 53 ... Catalyst, 76 ... Upstream air-fuel ratio sensor, 77 ... Downstream air-fuel ratio sensor, 80 ... Electronic control unit

Claims (12)

内燃機関の排ガスを浄化する触媒を備えた内燃機関に適用され、
前記内燃機関に供給される混合気の空燃比の制御を行う空燃比制御手段であって、前記空燃比を目標空燃比に一致させるように定められる第1変更量に従って前記内燃機関に供給される燃料の量を変更する空燃比制御手段と、
前記排ガスの温度の制御を行う排ガス温度制御手段であって、前記排ガスの温度を低下させるように定められる第2変更量に従って前記内燃機関に供給される燃料の量を変更する排ガス温度制御手段と、
を備えた内燃機関の制御装置であって、
第1時点にて前記空燃比の制御が行われており、かつ、該第1時点または該第1時点よりも後の第2時点から該第2時点よりも後の第3時点までの期間である触媒温度制御期間中に前記空燃比の制御および前記排ガスの温度の制御のうちの少なくとも前記排ガスの温度の制御が行われる場合、前記触媒温度制御期間中の第4時点における前記第1変更量と前記第2変更量との合計が前記第1時点における前記第1変更量以上であるように、前記第4時点における第1変更量および第2変更量が定められる、
内燃機関の制御装置。
Applied to an internal combustion engine equipped with a catalyst for purifying exhaust gas of the internal combustion engine,
Air-fuel ratio control means for controlling the air-fuel ratio of the air-fuel mixture supplied to the internal combustion engine, which is supplied to the internal combustion engine according to a first change amount determined so as to match the air-fuel ratio with a target air-fuel ratio. An air-fuel ratio control means for changing the amount of fuel;
Exhaust gas temperature control means for controlling the temperature of the exhaust gas, the exhaust gas temperature control means for changing the amount of fuel supplied to the internal combustion engine in accordance with a second change amount determined to lower the temperature of the exhaust gas; ,
An internal combustion engine control device comprising:
The air-fuel ratio is controlled at the first time point, and in the period from the first time point or the second time point after the first time point to the third time point after the second time point. When at least the exhaust gas temperature control among the air-fuel ratio control and the exhaust gas temperature control is performed during a catalyst temperature control period, the first change amount at the fourth time point in the catalyst temperature control period And the second change amount are determined such that the first change amount and the second change amount at the fourth time point are equal to or greater than the first change amount at the first time point.
Control device for internal combustion engine.
請求項1に記載の制御装置において、
前記触媒温度制御期間が、現在の時点における前記触媒の温度である触媒の現在温度、および、将来の時点において前記触媒の温度が到達すると推定される温度である触媒の収束温度、のうちの少なくとも一つが閾値温度以上であると該触媒温度制御期間中において判定される期間である制御装置。
The control device according to claim 1,
The catalyst temperature control period is at least a current temperature of the catalyst that is the temperature of the catalyst at a current time point, and a convergence temperature of the catalyst that is a temperature that is estimated to reach the temperature of the catalyst at a future time point A control device that is a period in which one is determined to be equal to or higher than a threshold temperature during the catalyst temperature control period.
請求項1または請求項2に記載の制御装置において、
前記第1変更量が前記目標空燃比に基づいて定められる燃料の量である基本量を基準にした変化量であり、前記第2変更量が該基本量を基準にした変化量である制御装置。
In the control device according to claim 1 or 2,
The control device wherein the first change amount is a change amount based on a basic amount which is a fuel amount determined based on the target air-fuel ratio, and the second change amount is a change amount based on the basic amount. .
請求項1〜請求項3のいずれか一項に記載の制御装置において、
前記第4時点において定められる前記第2変更量が前記第1時点における前記第1変更量よりも小さい場合、前記第4時点にて前記空燃比の制御および前記排ガスの温度の制御の双方が行われる制御装置。
In the control device according to any one of claims 1 to 3,
When the second change amount determined at the fourth time point is smaller than the first change amount at the first time point, both the air-fuel ratio control and the exhaust gas temperature control are performed at the fourth time point. Control device.
請求項4に記載の制御装置において、
前記第4時点における前記目標空燃比が、前記第1時点における前記目標空燃比よりも小さい制御装置。
The control device according to claim 4,
The control device, wherein the target air-fuel ratio at the fourth time point is smaller than the target air-fuel ratio at the first time point.
請求項5に記載の制御装置において、
前記第4時点における前記目標空燃比が、前記第4時点における前記第2変更量と前記基本量との和が前記基本量によって除算されて得られる値によって前記第1時点における前記目標空燃比が除算されて得られる空燃比である制御装置。
The control device according to claim 5,
The target air-fuel ratio at the first time point is determined by the value obtained by dividing the sum of the second change amount and the basic amount at the fourth time point by the basic amount. A control device that is an air-fuel ratio obtained by division.
請求項1〜請求項3のいずれか一項に記載の制御装置において、
前記第4時点において定められる前記第2変更量が前記第1時点における前記第1変更量よりも小さい場合、該第2変更量が該第1変更量以上の量に修正された上で、前記第4時点において前記空燃比の制御および前記排ガスの温度の制御のうちの前記排ガスの温度の制御のみが行われる、制御装置。
In the control device according to any one of claims 1 to 3,
When the second change amount determined at the fourth time point is smaller than the first change amount at the first time point, the second change amount is corrected to an amount equal to or greater than the first change amount, and The control device in which only the control of the temperature of the exhaust gas among the control of the air-fuel ratio and the control of the temperature of the exhaust gas is performed at a fourth time point.
請求項1〜請求項3のいずれか一項に記載の制御装置において、
前記第4時点において定められる前記第2変更量が前記第1時点における前記第1変更量よりも小さい場合、該第2変更量が該第2変更量と該第1変更量との和に修正された上で、前記第4時点において前記空燃比の制御および前記排ガスの温度の制御のうちの前記排ガスの温度の制御のみが行われる、制御装置。
In the control device according to any one of claims 1 to 3,
When the second change amount determined at the fourth time point is smaller than the first change amount at the first time point, the second change amount is corrected to the sum of the second change amount and the first change amount. Then, at the fourth time point, only the temperature control of the exhaust gas among the control of the air-fuel ratio and the control of the temperature of the exhaust gas is performed.
請求項1〜8のいずれか一項に記載の制御装置において、
前記第2変更量が、前記内燃機関の運転状態に基づいて定められ且つ前記第1時点における前記第1変更量よりも大きい基準変更量に前記触媒の現在温度が前記触媒の収束温度に近づくほど1に近づく補正係数が乗算されて得られる補正変更量である、制御装置。
In the control device according to any one of claims 1 to 8,
The second change amount is determined based on the operating state of the internal combustion engine, and the reference change amount that is larger than the first change amount at the first time point is such that the current temperature of the catalyst approaches the convergence temperature of the catalyst. A control device, which is a correction change amount obtained by multiplying a correction coefficient approaching 1.
請求項9に記載の制御装置において、
前記補正係数が、前記触媒の現在温度と前記閾値温度との差が前記触媒の収束温度と前記閾値温度との差によって除算されて得られる値である制御装置。
The control device according to claim 9,
The control device, wherein the correction coefficient is a value obtained by dividing the difference between the current temperature of the catalyst and the threshold temperature by the difference between the convergence temperature of the catalyst and the threshold temperature.
請求項1〜請求項10のいずれか一項に記載の制御装置において、
前記第1時点における前記目標空燃比が理論空燃比である制御装置。
In the control device according to any one of claims 1 to 10,
A control device in which the target air-fuel ratio at the first time point is a stoichiometric air-fuel ratio.
請求項1〜請求項11のいずれか一項に記載の制御装置において、
前記触媒が、前記排ガスの酸素濃度が前記混合気の空燃比が理論空燃比であるときに生じる排ガスの酸素濃度である基準酸素濃度から該酸素濃度が大きくなる方向に離れる場合に該触媒による前記排ガスに含まれる窒素酸化物の浄化率が第1の低下率にて低下し、かつ、前記排ガスの酸素濃度が前記基準酸素濃度から該酸素濃度が小さくなる方向に離れる場合に前記窒素酸化物の浄化率が前記第1の低下率よりも小さい第2の低下率にて低下する特性を有する触媒である制御装置。
In the control device according to any one of claims 1 to 11,
When the oxygen concentration of the exhaust gas deviates in a direction in which the oxygen concentration increases from the reference oxygen concentration that is the oxygen concentration of the exhaust gas generated when the air-fuel ratio of the mixture is the stoichiometric air-fuel ratio, the catalyst causes the catalyst When the purification rate of nitrogen oxides contained in the exhaust gas decreases at the first reduction rate, and the oxygen concentration of the exhaust gas moves away from the reference oxygen concentration in a direction in which the oxygen concentration decreases, the nitrogen oxides A control device that is a catalyst having a characteristic that a purification rate decreases at a second reduction rate that is smaller than the first reduction rate.
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